一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及印迹高分子聚合物技术领域，具体涉及一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物及其制备方法，所述提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)改性二氧化硅的制备；(2)金属配合物的制备；(3)功能微胶囊单体的制备；(4)印迹分子的制备；(5)去除模板剂。本发明专利技术的分子印迹聚合物能够与多种金属进行配合，且具有较多且分布均匀的印迹位点，显著提高其对金属离子的吸附能力。

【技术实现步骤摘要】
一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物及其制备方法
本专利技术涉及印迹高分子聚合物
，具体涉及一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物及其制备方法。
技术介绍
分子印迹聚合物(moleculalyimprintedpolymer，简称MIP)是利用分子印迹技术制备的具有与模板分子在空间结构和结合位点上完全匹配的高分子聚合物。1972年WulffG研究小组首次成功制备出MIP，使这方面的研究产生了突破性进展。80年代后非共价型模板聚合物的出现，尤其是1993年Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术在生物传感器、人工抗体模拟及色谱固相分离等方面有了新的发展，由此使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一，到世界注目并迅速发展。MIP对模板分子具有专一的识别作用，与其他的分子识别材料相比，MIP有三大特点：一是预定性，即它可以根据不同的目的制备不同的MIP，以满足各种不同的需要；二是识别性，即MIP是按照模板分子定做的，可专一地识别模板分子；三是实用性，即它可以与天然的生物分子识别系统如酶与底物、抗原与抗体、受体与激素相比拟，由于它是由化学合成的方法制备的，因此又有天然分子识别系统所不具备的抗恶劣环境的能力，从而表现出高度的稳定性和长的使用寿命。目前，在工业生产过程中(如矿山开采、钢铁制造、有色金属冶炼、机械制造、化工、电子、仪表)会产生的含重金属离子(镉、铬、铜、汞、钴、镍等)的废水是对水环境污染的重金属离子主要污染源；目前废水的处理有4种：化学沉淀法、活性炭吸附、溶剂萃取法和离子交换吸附，而吸附法被广泛应用于含重金属离子污水的处理。但就目前的吸附剂品种来说，仍然存在饱和吸附容量小从而导致处理能力较低、对不同金属离子的选择性吸附能力差异大、对重金属离子浓度较低的废水处理效果不理想、重金属离子回收困难、再生效果不佳、存在二次污染、废弃后生物降解能力差等不足。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一是提供一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物的制备方法，该制备方法的成本低，方法简单。专利技术的目的之二是提供一种一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物，它对重金属离子具有优异的选择性和吸附性，能够实现污染物中重金属离子的快速检测和处理。本专利技术的专利技术人在长期处理重金属离子的过程中发现，现有技术中的分子印迹聚合物对不同重金属离子选择性差异大，只能针对性的对某一种或几种重金属离子进行检测和吸附，不能同时对多种重金属离子进行检测和吸附，且现有技术的分子印迹聚合物对金属离子的吸附能力差，不能有效去除废水中重金属离子。为了实现上述目的，本专利技术提供一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)改性二氧化硅的制备：(2)将β-环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠在含水条件下混合均匀后，在120℃反应3-5h，将反应产物与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺在水溶液中搅拌30～45min后，加入壳聚糖在60～80℃下沉化30～45min，然后加入M源，在惰性气体保护下，在75～100℃下搅拌1～5h，得到配合物；(3)将配合物、丙烯酰胺、纤维素在有机溶剂中分散均匀形成悬浮液，在室温下搅拌发生自组装反应0.5～2h，然后喷雾干燥形成功能微胶囊单体；(4)将改性二氧化硅、二甲基丙烯酸乙二醇酯和功能微胶囊单体在有机溶剂中超声分散均匀，得到前预聚物溶液；然后，在惰性气体保护下加入引发剂，在60～85℃下聚合反应1～5h；(5)将步骤(4)的产物在酸性溶液中浸泡30～60min后过滤，将过滤后的固体洗涤至中性，然后将清洗产物真空干燥，得到提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物；所述M为铜、铬、锰、汞、镉、铅、铬、砷、锌、锡、镍、钴、锑、和铋中的至少一种。优选的，在步骤(1)中，所述改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：(1.1)将硅酸酯在碱性溶液中沉化5～10h，然后洗涤至中性，得到粒径为200～500nm的二氧化硅纳米粒子；(1.2)将二氧化硅纳米粒子与硅烷偶联剂在有机溶剂中混合均匀，在60～90℃下搅拌1～3h，得到改性二氧化硅。优选的，在步骤(1.2)中，所述硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、脲基丙基三乙氧基硅烷及脲基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。优选的，在步骤(2)中，所述β-环糊精，柠檬酸和次亚磷酸钠的摩尔比为1：(3～5)：(1～2)。优选的，所述配合物、丙烯酰胺和纤维素的质量比为1：(0.8～1.2)：(3～12)。优选的，在步骤(3)中，所述纤维素选自羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、乙基纤维素中的至少一种。优选的，在步骤(4)中，所述改性二氧化硅、二甲基丙烯酸乙二醇酯和功能微胶囊单体的质量比为1：(0.5～1.8)：(2～5)。优选的，所述有机溶剂选自乙腈、甲苯、丙酮和乙二醇中的至少一种；和/或优选的，所述引发剂位偶氮二异丁腈。优选的，本专利技术还提供一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物，根据上述的制备方法制备得到。通过上述技术方案，本专利技术具有以下技术效果：(1)通过在改性二氧化硅表面制备分子印迹，能够通过表面印迹过程印记位点位于聚合物的表面过着接近表面的位置，可以改善传质，提高分离效率和识别能力。(2)改性后的壳聚糖含有规则性的表面官能团，能够提供较多的印迹位点，与大量的金属离子进行配位；且壳聚糖本身无毒，生物可降解性好，使用后不产生二次污染，所以在废水处理中具有独特优势。(3)采用微胶囊结构能够使金属离子均匀的分散在聚合物中，避免出现团聚，提高了印迹位点的均匀性。综上，本专利技术的分子印迹聚合物能够与多种金属进行配合，且具有较多且分布均匀的印迹位点，显著提高其对金属离子的吸附能力。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。本专利技术提供一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物的制备方法，包括以下步骤：(1)改性二氧化硅的制备：(2)将β-环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠在含水条件下混合均匀后，在120℃反应3-5h，将反应产物与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺在水溶液中搅拌30～45min后，加入壳聚糖在60～80℃下沉化30～45min，然后加入M源，在惰性气体保护下，在75～100℃下搅拌1～5h，得到配合物；(3)将配合物、丙烯酰胺、纤维素在有机溶剂中分散均匀形成悬浮液，在室温下搅拌发生自组装反应0.5～2h，然后喷雾干燥形成功能微胶囊单体；(4)将改性二氧化硅、二甲基丙烯酸乙二醇酯和功能微胶囊单体在有机溶剂中超声分散均匀，得到前预聚物溶液；然后，在惰性气体保护下加入引发剂，在60～85℃下聚合反应1～5h；(5)将步骤(4)的产物在酸性溶液中浸泡30～60min后过滤，将过滤后的固体洗涤至中性，然后将清洗产物真空干燥，得到提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)改性二氧化硅的制备；(2)将β‑环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠在含水条件下混合均匀后，在120℃反应3‑5h，将反应产物与1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐、N‑羟基琥珀酰亚胺在水溶液中搅拌30～45min后，加入壳聚糖在60～80℃下沉化30～45min，然后加入M源，在惰性气体保护下，在75～100℃下搅拌1～5h，得到配合物；(3)将配合物、丙烯酰胺、纤维素在有机溶剂中分散均匀形成悬浮液，在室温下搅拌发生自组装反应0.5～2h，然后喷雾干燥形成功能微胶囊单体；(4)将改性二氧化硅、二甲基丙烯酸乙二醇酯和功能微胶囊单体在有机溶剂中超声分散均匀，得到前预聚物溶液；然后，在惰性气体保护下加入引发剂，在60～85℃下聚合反应1～5h；(5)将步骤(4)的产物在酸性溶液中浸泡30～60min后过滤，将过滤后的固体洗涤至中性，然后将清洗产物真空干燥，得到提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物；所述M为铜、铬、锰、汞、镉、铅、铬、砷、锌、锡、镍、钴、锑、和铋中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)改性二氧化硅的制备；(2)将β-环糊精、柠檬酸和次亚磷酸钠在含水条件下混合均匀后，在120℃反应3-5h，将反应产物与1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺在水溶液中搅拌30～45min后，加入壳聚糖在60～80℃下沉化30～45min，然后加入M源，在惰性气体保护下，在75～100℃下搅拌1～5h，得到配合物；(3)将配合物、丙烯酰胺、纤维素在有机溶剂中分散均匀形成悬浮液，在室温下搅拌发生自组装反应0.5～2h，然后喷雾干燥形成功能微胶囊单体；(4)将改性二氧化硅、二甲基丙烯酸乙二醇酯和功能微胶囊单体在有机溶剂中超声分散均匀，得到前预聚物溶液；然后，在惰性气体保护下加入引发剂，在60～85℃下聚合反应1～5h；(5)将步骤(4)的产物在酸性溶液中浸泡30～60min后过滤，将过滤后的固体洗涤至中性，然后将清洗产物真空干燥，得到提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物；所述M为铜、铬、锰、汞、镉、铅、铬、砷、锌、锡、镍、钴、锑、和铋中的至少一种。2.根据权利要求1所述的提高吸附能力的改性印迹高分子聚合物的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述改性二氧化硅的制备方法包括以下步骤：(1.1)将硅酸酯在碱性溶液中沉化5～10h，然后洗涤至中性，得到粒径为200～500nm的二氧化硅纳米粒子；(1.2)将二氧化硅纳米粒子与硅烷偶联剂在有机溶剂中混合均匀，在60～90℃下搅拌1～3h，得到改性二氧化硅。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓星，陈艺宗，于书淳，肖娜，杨汉嵩，郭会娟，
申请(专利权)人：黄河科技学院，
类型：发明
国别省市：河南,41