一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用，属于重金属离子吸附分离技术领域。以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法，采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，以体积比为1:1的有机溶剂和水的混合溶液为致孔溶剂，通过表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜。本发明专利技术以现有商业膜为支撑膜，利用金属离子印迹技术制备六价铬离子印迹复合膜，无需研磨或过筛等复杂操作，制备方法简单，环境适应能力强，可用于含Cr（VI）溶液中六价铬离子的吸附分离。

Preparation and Application of Hexavalent Chromium Ion Imprinted Composite Film with Acrylamide as Functional Monomer

The invention relates to a preparation method and application of hexavalent chromium ion imprinted composite membrane with acrylamide as functional monomer, belonging to the technical field of heavy metal ion adsorption and separation. The preparation method of hexavalent chromium ion imprinted composite membrane with acrylamide as functional monomer was studied. Hexavalent chromium ion as template ion, acrylamide as functional monomer, ethylene glycol dimethyl acrylate as cross-linking agent, azodiisobutyronitrile as initiator, organic solvent with volume ratio of 1:1 and water as pore-forming solvent, were prepared on the support membrane by surface grafting method. Hexavalent chromium ion imprinted composite film. The present invention uses the existing commercial membrane as the supporting membrane and uses metal ion imprinting technology to prepare hexavalent chromium ion imprinted composite membrane. It does not need complex operation such as grinding or sieving. The preparation method is simple and has strong environmental adaptability, and can be used for adsorption and separation of hexavalent chromium ion in solution containing chromium (VI).

【技术实现步骤摘要】
一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用
本专利技术涉及一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用，属于重金属离子吸附分离

技术介绍
随着人类经济的快速发展铬及其化合物广泛用于电镀、金属抛光、皮革鞣制、纺织品染色等行业，造成严重的污染。在铬的所有价态中，三价铬和六价铬能在自然界中稳定存在，其中少量三价铬是生命体所必需的微量元素，而六价铬则是致癌物质，经实验证明其毒性是三价铬的100多倍，会导致肺癌、肝癌等重大疾病，因此，水体中六价铬离子的消除具有很重要的意义。六价铬离子不同于其它重金属离子，其在水体中根据环境的不同主要以Cr2O72-、HCrO4-、CrO42-阴离子的形式存在，与其它重金属离子相比其去除难度较大。目前，六价铬离子消除方法主要有膜分离法、电解法、化学沉淀法、离子交换法和吸附法等，其中吸附法是最常用的方法，其具有高效率、低成本和易操作等优点，但常规吸附法不利于特定离子的专一性识别，会加大后期再分离的难度。鉴于六价铬污染的严峻形势，寻找一种有效的六价铬离子处理方法变得及其重要。金属离子印迹技术是一种提高专一性识别能力的方法，其以特定金属离子为模板，能与金属离子发生螯合作用的有机小分子为功能单体，在交联剂和引发剂的作用下形成一种印迹材料，洗脱除去模板之后留下与模板分子空间大小相同的空穴，从而对特定金属离子进行专一性识别，鉴于这一特点金属离子印迹技术已广泛用于重金属离子的吸附分离领域。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法及应用。本专利技术以现有商业膜为支撑膜，利用金属离子印迹技术制备六价铬离子印迹复合膜，无需研磨或过筛等复杂操作，制备方法简单，环境适应能力强，可用于含Cr（VI）溶液中六价铬离子的吸附分离。本专利技术采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，市购商业膜为支撑膜，以有机溶剂∕水(v:v=1:1)的混合溶液为致孔溶剂，用表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜。该方法所述商业膜在致孔溶剂下，于其表面负载可与金属离子产生螯合作用的含氮有机小分子，在交联剂和引发剂的作用下，在膜表面交联聚合形成离子印迹复合膜，洗脱除去模板离子后，膜表面形成对模板离子具有特异性识别的空穴，从而得到对六价铬离子具有高吸附分离能力的印迹复合膜。一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法，采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，以体积比为1:1的有机溶剂和水的混合溶液为致孔溶剂，通过表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜，具体步骤如下：步骤1、将K2Cr2O7溶于体积比为1:1的有机溶剂和水混合溶液致孔溶剂中，再加入丙烯酰胺功能单体，在室温下恒温震荡反应2～3h，加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈，溶解并摇匀，形成预聚液；步骤2、将支撑膜置于步骤1中的预聚液，在常温下浸泡3～60min，然后升温至60～80℃下反应12～24h，最后用体积比为9:1的甲醇和醋酸混合溶液洗脱除去模板离子，制备得到六价铬离子印迹复合膜。所述步骤1中K2Cr2O7、丙烯酰胺和乙二醇二甲基丙烯酸酯摩尔比为1:2～8:10～50。所述步骤1中有机溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、N-N-二甲基甲酰胺或异丙醇。所述步骤2中支撑膜为聚四氟乙烯微孔滤膜、聚偏氟乙烯微孔滤膜及Nylon-6微孔滤膜。上述支撑膜为市购商业膜。一种六价铬离子印迹复合膜应用在溶液中六价铬离子的吸附分离。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术方法基于六价铬离子与含氮有机小分子之间有较好螯合作用的原理，采用市购商业膜为支撑膜，克服了现行六价铬离子印迹聚合物制备困难，方法繁琐等缺点。（2）所制备的印迹复合膜可以有效吸附溶液中的六价铬离子，印迹效果好。（3）该印迹复合膜以丙烯酰胺为功能单体，具有稳定性好，制备方法简单等优点，可用于含Cr(VI)溶液中六价铬离子的吸附分离。具体实施方式下面结合具体实施方式，对本专利技术作进一步说明。该以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法，采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，以体积比为1:1的有机溶剂和水的混合溶液为致孔溶剂，通过表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜，具体步骤如下：步骤1、将0.1mmolK2Cr2O7溶于10mL、体积比为1:1的有机溶剂（甲醇）和水混合溶液致孔溶剂中，再加入丙烯酰胺功能单体，在室温下恒温震荡反应2h，加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈，溶解并摇匀，形成预聚液；其中K2Cr2O7、丙烯酰胺和乙二醇二甲基丙烯酸酯摩尔比为1:2:10；K2Cr2O7与偶氮二异丁腈摩尔比为1:0.6；步骤2、将支撑膜（聚四氟乙烯微孔滤膜）置于步骤1中的预聚液，在常温下浸泡3min，然后升温至60℃下反应12h，最后用150mL、体积比为9:1的甲醇和醋酸混合溶液洗脱除去模板离子，制备得到六价铬离子印迹复合膜。将本实施例制备得到的1.95g六价铬离子印迹复合膜应用在六价铬离子浓度为0.24mmol/L溶液中，吸附量为41.31μmol/g，印迹因子为1.16。实施例2该以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法，采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，以体积比为1:1的有机溶剂和水的混合溶液为致孔溶剂，通过表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜，具体步骤如下：步骤1、将0.1mmoK2Cr2O7溶于10mL、体积比为1:1的有机溶剂（乙醇）和水混合溶液致孔溶剂中，再加入丙烯酰胺功能单体，在室温下恒温震荡反应3h，加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈，溶解并摇匀，形成预聚液；其中K2Cr2O7、丙烯酰胺和乙二醇二甲基丙烯酸酯摩尔比为1:4:20；K2Cr2O7与偶氮二异丁腈摩尔比为1:0.8；步骤2、将支撑膜（聚偏氟乙烯微孔滤膜）置于步骤1中的预聚液，在常温下浸泡3min，然后升温至60℃下反应24h，最后用150mL、体积比为9:1的甲醇和醋酸混合溶液洗脱除去模板离子，制备得到六价铬离子印迹复合膜。将本实施例制备得到的1.91g六价铬离子印迹复合膜应用在六价铬离子浓度为0.24mmol/L溶液中，吸附量为25.65μmol/g，印迹因子为1.10。实施例3该以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法，采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，以体积比为1:1的有机溶剂和水的混合溶液为致孔溶剂，通过表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜，具体步骤如下：步骤1、将0.1mmolK2Cr2O7溶于10mL、体积比为1:1的有机溶剂（乙腈）和水混合溶液致孔溶剂中，再加入丙烯酰胺功能单体，在室温下恒温震荡反应3h，加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈，溶解并摇匀，形成预聚液；其中K2Cr2O7、丙烯酰胺和乙二醇二甲基丙烯酸酯摩尔比为1:4:30；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法，其特征在于：采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，以体积比为1:1的有机溶剂和水的混合溶液为致孔溶剂，通过表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜，具体步骤如下：步骤1、将K2Cr2O7溶于体积比为1:1的有机溶剂和水混合溶液致孔溶剂中，再加入丙烯酰胺功能单体，在室温下恒温震荡反应2～3 h，加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈，溶解并摇匀，形成预聚液；步骤2、将支撑膜置于步骤1中的预聚液，在常温下浸泡3～60 min，然后升温至60～80 ℃下反应12～36 h，最后用体积比为9:1的甲醇和醋酸混合溶液洗脱除去模板离子，制备得到六价铬离子印迹复合膜。

【技术特征摘要】
1.一种以丙烯酰胺为功能单体的六价铬离子印迹复合膜的制备方法，其特征在于：采用六价铬离子为模板离子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，偶氮二异丁腈为引发剂，以体积比为1:1的有机溶剂和水的混合溶液为致孔溶剂，通过表面接枝法在支撑膜上制备得到六价铬离子印迹复合膜，具体步骤如下：步骤1、将K2Cr2O7溶于体积比为1:1的有机溶剂和水混合溶液致孔溶剂中，再加入丙烯酰胺功能单体，在室温下恒温震荡反应2～3h，加入乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈，溶解并摇匀，形成预聚液；步骤2、将支撑膜置于步骤1中的预聚液，在常温下浸泡3～60min，然后升温至60～80℃下反应12～36h，最后用体积比为9:1的甲醇和醋酸混合溶液洗脱除去模...

【专利技术属性】
技术研发人员：字富庭，刘迎梅，胡德琼，陈树梁，王朝武，陈云龙，何易，成会玲，胡显智，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53