本发明专利技术公开了一种磁性纳米印迹复合吸附剂及其制备方法和分离去除水溶液中重金属离子的方法，复合吸附剂是在磁性纳米Fe3O4载体上交联壳聚糖，先将FeCl2.4H2O和FeCl3.6H2O制得磁性纳米Fe3O4，再将络合了铅离子的壳聚糖复合到磁性纳米Fe3O4表面，用洗脱液洗脱Pb(II)，得到本发明专利技术的复合吸附剂。本发明专利技术的复合吸附剂具有机械性能强、比表面积大、表面吸附位点多且易与模板铅离子选择结合的特点，吸附效率高，且其具有磁性，很容易从水溶液样品中分离，为复杂基质的处理应用领域提供了新理论，二是原材料来源丰富，成本低，且其制备方法和工艺简单，易实现工业化生产，三是针对重金属，特别是铅的去除效率高，处理工艺简单且易于操作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种磁性纳米印迹复合吸附剂及其制备方法和用途，具体地是一种壳聚糖和磁性纳米Fe3O4/Pb(II)印迹复合吸附剂及其制备方法和使用该吸附剂分离去除复杂基体中铅的方法。
技术介绍
铅是对人体健康最有危害的重金属元素之一，重金属铅具有高毒性和非生物降解性，会损害人体新陈代谢系统，许多国家和世界组织为此都规定了铅的允许值。因此，涉及到环境、食品、生物和医药等复杂基体中微/痕量铅的高选择性分离富集的方法特别引人关注。目前，选择分离富集重金属的方法主要有化学沉淀、膜分离、氧化还原、离子交换、电化学和活性炭吸附等。然而，多数方法由于存在反应条件苛刻、效率运行费用高或易产生二次污染等缺点，使其应用价值大大受到限制。其中吸附法易操作、对毒性物质敏感度低、分离效果好，被认为是一种很有前途的重金属分离富集方法。但传统吸附剂存在吸附容量小、机械强度弱、分离时间长和操作成本高等问题。基于分子印迹技术制备的印迹聚合物兼备生物和化学识别体系的优点，可从复杂样品中选择分离富集印迹分子及结构类似物，在复杂样品的前处理领域显示出良好的发展潜力与应用前景。因此，一种更易实现快速分离并操作简单，可用于复杂基体前处理的以纳米磁性粒子为载体与印迹技术相结合的磁性印迹复合吸附剂及其制备方法就应运而生。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种更易实现快速分离并且操作简单，可用于复杂基体前处理的以纳米磁性粒子为载体与印迹技术相结合的磁性印迹复合吸附剂及其制备方法，具体地是一种壳聚糖和磁性纳米Fe3O4/Pb(II)印迹复合吸附剂及其制备方法和使用该吸附剂分离去除复杂基体中铅的方法。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的。磁性纳米Fe3O4的合成：在100mL去离子水中溶解1.5-3.5gFeCl2.4H2O和4.5-10gFeCl3.6H2O，在无氧环境中搅拌5-15min，配成氯化铁溶液。上述的无氧环境优选为氮气或惰性气体环境。向氯化铁溶液逐滴滴加浓度20-30％的氨水，直至pH值9.5-10.5，持续反应25-35min，加入15-25mL0.2-0.3M的陈化剂陈化稳定25-35min后，进行固液分离取固相。上述的固液分离最好采用磁性分离：将陈化后的氯化铁溶液置入具有磁性的容器或通道中，具有磁性的四氧化三铁固相能够快速吸附在容器或通道壁上，可以实现快速分离。相对于重力自然沉降需要数10个小时，采用磁性分离只需要10-20秒就可以实现固液完全分离。将所得固相用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤2-3次，50-60℃烘干，研磨、过筛，得到磁性纳米Fe3O4。磁性纳米Fe3O4/Pb(II)印迹复合吸附剂的制备：将0.1-0.3g壳聚糖溶于10-15mL2-3％(v/v)的醋酸溶液中，与4-6mL浓度为5000-6000mg·L-1硝酸铅溶液混和，搅拌5-8h，使壳聚糖与Pb(II)充分络合后，再加入0.1-0.3g磁性纳米Fe3O4粒子和0.2-0.5mL环氧氯丙烷溶液，逐滴加入0.2mol·L-1氢氧化钠溶液调节溶液调节溶液pH值为9.5-10.5，在25-30℃恒温水浴并均匀搅拌交联反应2-4小时，加入5-15mL10-15％的固化剂和15-25mL蒸馏水，搅拌10-20min后在室温下固化6-8小时，过滤并于真空干燥箱50-60℃烘干，研成粉末。用0.1-0.3mol·L-1的乙二胺四乙酸溶液对干燥碾碎后的粉末进行洗涤1-3h以除去Pb2+，然后再用0.1-0.3mol·L-1NaOH溶液洗涤0.5-2h以除去乙二胺四乙酸。过滤后用去离子水和丙酮反复洗涤3-5次，50-60℃烘干，研磨、过筛，得到本专利技术的磁性纳米印迹复合吸附剂。上述陈化剂为柠檬酸钠、三聚磷酸钠中的一种或两种按任意比例的混合物。上述的固化剂为三聚磷酸钠、氨水、硅酸盐或碱性钠盐中的一种或两种以上按任意比例的混合物，所述的硅酸盐为硅酸钠、偏硅酸钠或硅酸钙中的一种或几种，所述碱性钠盐为碳酸钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、乙酸钠或偏铝酸钠中的一种或几种。利用上述的磁性纳米印迹复合吸附剂分离去除溶液中的重金属离子，包括以下步骤:向含重金属离子的水溶液中加入该复合吸附剂，每100ml含重金属离子水溶液加入复合吸附剂用量为0.5-2.5g，用0.5-2.0％(v/v)的硝酸和/或氨水溶液调节pH值为2-8，反应温度25-65℃的恒温振荡器中，控制转速80-150转/分钟，振荡反应5min-8h，之后进行固液分离，所得液相即为净化后溶液。优选地，利用上述的磁性纳米印迹复合吸附剂分离去除溶液中的Pb(II)离子。上述的固液分离最好采用磁性分离：将净化后的溶液置入具有磁性的容器或通道中，具有磁性的固相能够快速吸附在容器或通道壁上，可以实现快速分离。本专利技术的方法制得的磁性Fe3O4为平均粒径为30nm的纳米球，这一结构有利于纳米颗粒均匀的分散到壳聚糖溶液中，并最终被包覆到壳聚糖小球中形成复合材料，所得复合材料为微粒的粒径为1.2μm左右的球形空心结构，与实心结构相比它单位质量有更大的比表面积。与现有技术相比，本专利技术的磁性纳米印迹复合吸附剂具有机械性能强、比表面积大、表面吸附位点多且易与模板铅离子选择结合的特点，吸附效率高，且其具有磁性，很容易从水溶液样品中分离，为复杂基质的处理应用领域提供了新理论，二是原材料来源丰富，成本低，且其制备方法和工艺简单，易实现工业化生产，三是针对重金属铅的去除效率高，处理工艺简单且易于操作。附图说明图1为本专利技术的磁性Fe3O4在透射电镜下的观察图。图2为本专利技术磁性纳米印迹复合材料的扫描电镜图。图3为不同pH值对本专利技术磁性纳米印迹复合吸附剂分离去除水溶液中铅离子的影响分析图。图4为不同时间对本专利技术磁性纳米印迹复合材料在水溶液中铅离子的分离处理的影响。图5为不同浓度水溶液对本专利技术磁性纳米印迹复合材料在铅离子的分离处理的影响。图6为不同温度对本专利技术磁性纳米印迹复合材料在水溶液铅离子的分离处理的影响。图7为其它金属离子对本专利技术磁性纳米印迹复合材料在水溶液铅离子的分离处理的影响。具体实施方式下面详细说明本专利技术的优选实施方式。实施例1：为本专利技术的磁性纳米印迹复合吸附剂和制备，过程如下：磁性纳米Fe3O4的合成：在100mL去离子水中溶解1.5-3.5gFeCl2.4H2O和4.5-10gFeCl3.6H2O，在氮气环境中搅拌5-15min，配成氯化铁溶液本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁性纳米印迹复合吸附剂的制备方法，其特征在于：主要包含以下过程：磁性纳米Fe3O4的合成：在100mL去离子水中溶解1.5‑3.5g FeCl2.4H2O和4.5‑10g FeCl3.6H2O，在无氧环境中搅拌5‑15min，配成氯化铁溶液；向氯化铁溶液逐滴滴加浓度20‑30％的氨水，直至pH值9.5‑10.5，持续反应25‑35min，加入15‑25mL 0.2‑0.3M的陈化剂陈化稳定25‑35min，固液分离；将所得固相用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤2‑3次，50‑60℃烘干，研磨、过筛，得到磁性纳米Fe3O4粒子；磁性纳米Fe3O4/Pb(II)印迹复合吸附剂的制备：将0.1‑0.3g壳聚糖溶于10‑15mL 2‑3％(v/v)的醋酸溶液中，与4‑6mL浓度为5000‑6000mg·L‑1硝酸铅溶液混和，搅拌5‑8h，使壳聚糖与Pb(II)充分络合后，再加入0.1‑0.3g磁性纳米Fe3O4粒子和0.2‑0.5mL环氧氯丙烷溶液，加入0.2mol·L‑1氢氧化钠溶液调节溶液调节溶液pH值为9.5‑10.5，在25‑30℃恒温水浴并均匀搅拌交联反应2‑4小时，加入5‑15mL 10‑15％的固化剂和15‑25mL蒸馏水，搅拌10‑20min后在室温下固化6‑8小时，过滤并烘干，研成粉末；用0.1‑0.3mol·L‑1的乙二胺四乙酸溶液对干燥后的粉末进行洗涤1‑3h以除去Pb2+，再用0.1‑0.3mol·L‑1NaOH溶液洗涤0.5‑2h以除去乙二胺四乙酸，过滤后用去离子水和丙酮反复洗涤3‑5次，50‑60℃烘干，研磨、过筛，得到本专利技术的磁性纳米印迹复合吸附剂；所述陈化剂为柠檬酸钠、三聚磷酸钠中的一种或两种按任意比例的混合物；所述的固化剂为三聚磷酸钠、氨水、硅酸盐或碱性钠盐中的一种或两种以上按任意比例的混合物。...
【技术特征摘要】
1.一种磁性纳米印迹复合吸附剂的制备方法，其特征在于：主要包含以下过程：
磁性纳米Fe3O4的合成：
在100mL去离子水中溶解1.5-3.5gFeCl2.4H2O和4.5-10gFeCl3.6H2O，在无
氧环境中搅拌5-15min，配成氯化铁溶液；
向氯化铁溶液逐滴滴加浓度20-30％的氨水，直至pH值9.5-10.5，持续反应25-35
min，加入15-25mL0.2-0.3M的陈化剂陈化稳定25-35min，
固液分离；
将所得固相用蒸馏水和无水乙醇反复洗涤2-3次，50-60℃烘干，研磨、过筛，
得到磁性纳米Fe3O4粒子；
磁性纳米Fe3O4/Pb(II)印迹复合吸附剂的制备：
将0.1-0.3g壳聚糖溶于10-15mL2-3％(v/v)的醋酸溶液中，与4-6mL浓度为
5000-6000mg·L-1硝酸铅溶液混和，搅拌5-8h，使壳聚糖与Pb(II)充分络合后，再
加入0.1-0.3g磁性纳米Fe3O4粒子和0.2-0.5mL环氧氯丙烷溶液，加入0.2mol·L-1氢氧
化钠溶液调节溶液调节溶液pH值为9.5-10.5，在25-30℃恒温水浴并均匀搅拌交联反
应2-4小时，加入5-15mL10-15％的固化剂和15-25mL蒸馏水，搅拌10-20min后在室
温下固化6-8小时，过滤并烘干，研成粉末；
用0.1-0.3mol·L-1的乙二胺四乙酸溶液对干燥后的粉末进行洗涤1-3h以除去
Pb2+，再用0.1-0.3mol·L-1NaOH溶液洗涤0.5-2h以除去乙二胺四乙酸，过滤后用去离
子水和丙酮反复洗涤3-5次，50-60℃烘干，研磨、过筛，得到本发明的磁性纳米印迹
复合吸附剂；
所述陈化剂为柠檬酸钠、三聚磷酸钠中的一种或两种按任意比例的混合物；
所述的固化剂为三聚磷酸钠、氨水、硅酸盐或碱性钠盐中的一种或两种以上按任
【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓华，赵梦奇，张金龙，司马义·努尔拉，
申请(专利权)人：阿拉山口出入境检验检疫局综合技术服务中心，
类型：发明
国别省市：新疆;65
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