对Cr(VI)具有选择性吸附的螯合纤维的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种对Cr(VI)具有选择性吸附的螯合纤维的合成方法，包括以下步骤：1)以接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维为母体，将接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维置于N,N-二甲基甲酰胺中浸泡12～14h；2)在步骤1)的所得物中加入配体，于30～50℃搅拌反应11～14小时；配体为碳酰肼，母体中的功能基-COOH与配体的摩尔比为1:4～6；3)将步骤2)所得产物进行过滤，所得滤饼经冲洗后干燥至恒重，得对Cr(VI)离子具有选择性吸附的螯合纤维CHF。该螯合纤维CHF纤维对混合重金属离子溶液中的Cr(VI)离子具有良好的选择性吸附性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括以下步骤：1)以接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维为母体，将接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维置于N,N-二甲基甲酰胺中浸泡12～14h；2)在步骤1)的所得物中加入配体，于30～50℃搅拌反应11～14小时；配体为碳酰肼，母体中的功能基-COOH与配体的摩尔比为1:4～6；3)将步骤2)所得产物进行过滤，所得滤饼经冲洗后干燥至恒重，得对Cr(VI)离子具有选择性吸附的螯合纤维CHF。该螯合纤维CHF纤维对混合重金属离子溶液中的Cr(VI)离子具有良好的选择性吸附性能。【专利说明】对Cr (VI)具有选择性吸附的螯合纤维的合成方法
本专利技术涉及一种合成新型螯合纤维的方法，具体涉及以接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维为母体，以碳酰肼为配体，从而合成能对混合重金属离子溶液中Cr(VI)离子具有高效选择吸附性能的螯合纤维CHF的方法。
技术介绍
随着工农业生产和科学技术的飞速发展，人们在推动经济繁荣和创造财富的同时，也大量消耗着自然资源和污染着人们的生存环境。重金属污染已成为最严重的生态污染之一，重金属污染严重影响到经济的持续发展和人类健康。食品中重金属污染是近年来联合国粮农组织(FAO)、联合国开发计划署(UNDP)、世界卫生组织(WHO)的全球食品污染监测计划的重要项目，目前也是我国重点研究监测的项目，在我国《重金属污染综合防治十二五规划》中就将铅、汞、铬、镉和砷明确列为第一类防控的重金属污染物。重金属污染属于化学污染，主要来源于工业废水废气废渣的排放、污水灌溉及重金属制品使用等。重金属在水中不能分解，会经食物链浓缩随食品进入人体后长期累积而引起机体的慢性损伤，很难被早期发觉。因此，如何及时、有效的预见因食物链中重金属富集所造成的污染，并避免食源性危害的发生，已经成为世界各国科学研究工作者关心的一个重点和热点问题。世界各国对食品中重金属毒性的认识存在共识:食品中不同的重金属元素之间及同种元素不同量之间所产生的毒性不同。同时某些重金属的价态也决定了其生物毒性的大小，例如铬的毒性与其存在价态有关，三价铬是人体必需的微量元素之一，六价铬的毒性比三价铬高100倍，六价铬还具有致畸、致癌、致突变的作用等。因此，能有效的去除环境或食品中高毒价态的重金属离子是十分必要的。目前，国内外去除重金属离子的方法有很多，主要方法有沉淀法、置换法、溶剂萃取分离法、萃淋树脂分离法、离子交换树脂法和螯合树脂吸附法等。沉淀法和置换法主要是利用各种金属本身所固有的物理、化学特性而进行分离提取。缺点是显而易见的:设备配置及工艺操作复杂，试剂消耗大，污染严重等。在重金属的分离富集中，溶剂萃取技术的应用越来越广泛。该技术的缺点主要在于所使用的萃取剂价格大多较昂贵，有机溶剂较易挥发，环境污染严重，在重金属萃取中另一普遍存在的问题是在萃取每一重金属前需调整料液组成，且多级萃取过程也较繁琐，有时还易形成第三相。萃淋树脂分离法存在树脂强度、萃取剂流失等问题，目前实际应用很少。而且尽管萃取分离技术己在许多领域得到应用，很多萃取流程造成的污染仍是严重的。离子交换与吸附分离是经典的分离方法之一。但仍存在制约该技术实际应用的一些因素，对离子电量和半径相似的金属离子的选择性差。以上几种方法对重金属离子都有选择性差，不能用于出去高毒价态重金属离子的缺点，螯合树脂吸附分离法则是根据带有含不同配位原子的功能基团，能和金属阳离子形成螯合物，由于金属离子间的价电子结构不同，因此对离子的吸附具有较高的选择性。螯合树脂是一种对重金属离子具有一定选择性吸附能力的功能材料。但是洗脱时由于有些吸附反应发生在微球内部，受交联网络的影响，洗脱时有拖尾现象等缺点，这样就大大降低了螯合树脂的重复使用效率。聚四氟乙烯(PTFE)纤维具有极好的化学稳定性和较高的比表面积，因而与吸附质接触面积更大、流体阻力更小、扩散通道更短、与功能基的反应更容易，吸附容量大，选择性也更好，吸附和洗脱速率也更高，同时具有可塑性强，能制成各种所需要的形状等优点。因此，若能对PTFE纤维进行表面接枝改性使其连接各种螯合功能团，则制备成的PTFE螯合纤维将会是一种可用于环境或食品中重金属离子去除处理很有发展前景的新型吸附分离材料。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用以对Cr(VI)离子具有高效选择性吸附能力的螯合纤维CHF的合成方法。该螯合纤维CHF纤维对混合重金属离子溶液中Cr(VI)离子具有良好的选择性吸附性能。本专利技术提供一种对Cr (VI)具有选择性吸附的螯合纤维CHF的合成方法，包括以下步骤:I)、以接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维(PTFE-g-AA)为母体，将接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维(PTFE-g-AA)置于N，N- 二甲基甲酰胺中浸泡12?14h ；2)、在步骤I)的所得物中加入配体，于30?50°C搅拌反应11?14小时；所述配体为碳酰肼，母体与配体的摩尔比为1:4?6 ;3)、将步骤2)所得产物进行过滤，所得滤饼经冲洗后干燥至恒重，得到对Cr(VI)具有高效选择性吸附能力的螯合纤维CHF。作为本专利技术的螯合纤维CHF的合成方法的改进，步骤3)中的冲洗为:所得滤饼经N, N- 二甲基甲酰胺、乙醚、乙醇、去离子水依次冲洗。作为本专利技术的螯合纤维CHF的合成方法的进一步改进，步骤I)中接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维(PTFE-g-AA)与N，N- 二甲基甲酰胺的料液比为20.0mg:40?60ml。作为本专利技术的螯合纤维CHF的合成方法的进一步改进，步骤3)中的干燥为于40?60°C (较佳为50°C )恒温干燥。作为本专利技术的螯合纤维CHF的合成方法的进一步改进，步骤2)中搅拌的转速为250 ?350rpm/mino本专利技术还同时提供了如上述任一方法合成而得的螯合纤维CHF，其对混合重金属离子溶液中Cr(VI)具有高效选择吸附性能。专利技术人在专利技术过程中，运用密度泛函理论，选择不同聚合物的配体模型，优化这些配体与Cr(VI)离子形成配合物的几何结构，计算得到结合能，建立起聚合物对金属离子吸附能力的评价模型，并在此基础上引入校正因子，实现对目标配体的快速理论筛选。本专利技术所得产物即为新型的螯合纤维CHF，根据产物中N的含量，合成的螯合纤维CHF的功能基转化率可通过下面公式(I)和(2)计算:【权利要求】1.，其特征是包括以下步骤: 1)、以接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维为母体，将接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维置于N，N-二甲基甲酰胺中浸泡12~14h ； 2)、在步骤I)的所得物中加入配体，于30~50°C搅拌反应11~14小时；所述配体为碳酰肼，母体中的功能基-COOH与配体的摩尔比为1:4~6 ; 3)、将步骤2)所得产物进行过滤，所得滤饼经冲洗后干燥至恒重，得对Cr(VI)离子具有选择性吸附的螯合纤维CHF。2.根据权利要求1所述的，其特征是: 所述步骤3)中的冲洗为:所得滤饼经N，N-二甲基甲酰胺、乙醚、乙醇、去离子水依次冲洗。3.根据权利要求2所述的，其特征是: 所述步骤I)中接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维与N，N- 二甲基甲酰胺的料液比为20.0mg:40 ~60ml ο4.根据权利要求3所述的，其特征是: 所述步骤3)中的干燥为:于40~60°C恒温干燥。5.根据权利要求4所述的，其特征是本文档来自技高网...

【技术保护点】
对Cr(VI)具有选择性吸附的螯合纤维的合成方法，其特征是包括以下步骤：1)、以接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维为母体，将接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维置于N,N‑二甲基甲酰胺中浸泡12～14h；2)、在步骤1)的所得物中加入配体，于30～50℃搅拌反应11～14小时；所述配体为碳酰肼，母体中的功能基‑COOH与配体的摩尔比为1:4～6；3)、将步骤2)所得产物进行过滤，所得滤饼经冲洗后干燥至恒重，得对Cr(VI)离子具有选择性吸附的螯合纤维CHF。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊春华，张浩，潘成野，姚彩萍，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33