本发明专利技术主要涉及一种用于检测与分离水溶液中金属离子的材料及其制备方法，所述材料如下式I所示，式I中作为识别受体的化合物A通过活性基团B共价连接到纤维素载体C的表面。本发明专利技术的材料可用于环境中金属离子的检测、分离。本发明专利技术所示纤维分离材料的物理化学性质稳定，具有适用范围广，脱除能力强、选择性高及可再生性等优势。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。 技术背景 金属离子，尤其是重金属离子的污染正随着工业的快速发展变得日益严重，工业 废水的大量排放使得土壤和水源中金属积累加剧。当人们饮用或食用重金属离子污染的食 物后，重金属离子在生物体内积聚将造成中毒，对人体神经系统、消化系统及心脏、肾脏等 具有严重损害作用。如人体内的镉能形成镉硫蛋白，选择性的积聚在肾脏和肝脏中，影响其 酶系统的正常功能，同时还会出现如糖尿病，骨质疏松及软化等症状。 目前已开发应用的重金属废水处理方法主要有化学法、物理化学法和生物法，包 括化学沉淀、电解、离子交换、膜分离、活性炭和硅胶吸附、生物絮凝、生物吸附、植物修复等 方法。采用化学法、物理化学法都将产生污染转移，易造成二次污染，且对于大流域、低浓度 的有害金属离子污染难以处理。因此依然需要开发分离提取环境中金属的新型材料和方 法，以克服现有分离方法的不足。
技术实现思路
本专利技术公开了一种纤维固载的分离材料的制备方法和用途，其目的在于对环境中 的金属离子进行分离提取，其特点是利用金属离子与某一受体的特异性结合，通过更换受 体实现对不同金属离子的提取，该材料吸附和解吸附速度快，具有良好的重复利用性。 因此，本专利技术第一方面提供一种纤维固载的分离材料，该分离材料含有纤维素载 体和与该纤维素载体共价连接的识别并结合金属离子的化合物(在本文中也称为"识别受 体，，)。 在一个具体实施例中，识别受体通过活性基团共价连接到纤维素载体的表面。 在一个具体实施例中，本专利技术的纤维固载的分离材料如下式I所示： 式I中，识别受体A通过活性基团B与纤维素载体C共价连接。 在一个具体实施例中，识别受体A选自金属离子荧光探针或金属离子螯合剂。识 别受体A可以是单纯分子识别功能，也可以是识别-传感功能。 在一个具体实施例中，活性基团B选自均三嗪类或乙烯砜类。 在一个具体实施例中，所述纤维素载体C选自天然纤维素或合成纤维素，可以是 棉布状的。 在一个具体实施例中，其中所述的共价连接需借鉴活性染料的染色工艺来实现。 在一个具体实施例中，所述识别受体如下式II所示： 在一个具体实施例中，所述识别受体如下式III所示： 在一个具体实施例中，所述活性基团B是均三嗪衍生物。 在一个具体实施例中,所述活性基团B是卤素取代的均三嗪。 在一个具体实施例中，所述活性基团B是三聚氯氰。 在一个具体实施例中，所述识别受体A通过选自-C1-C6烷基-N(R)2*C1_C3烷 氧基-C1-C6烷基-N(R)2的基团与活性基团B共价相连，其中，R可以独立是H或C1-C3烷 基。 在一个具体实施例中，所述识别受体与活性基团如下式IV和V所示： 本专利技术另一方面提供一种用于制备本专利技术的纤维固载的分离材料的方法，该方法 包括： (1)配制与活性基团B相连的识别受体A的溶液； (2)染色，包括将纤维素载体浸入所述溶液中进行染色，染色过程中加入硫酸钠和 碳酸钠在40 - 60°C的温度下进行处理；和 (3)取出纤维素载体，清洗； 由此可获得本专利技术的纤维固载的分离材料。 在一个具体实施例中，与活性基团B相连的识别受体A的用量为1 一 5%(o.w. f)。 在一个具体实施例中，加入的硫酸钠量使得溶液中硫酸钠的浓度为30 - 90g/L， 优选为45 - 75g/L，通常为55 - 65g/L。 在一个具体实施例中，加入的碳酸钠的量使得溶液中碳酸钠的浓度为10 - 30g/ L，通常为 15 - 25g/L。 在一个具体实施例中，用丙酮和水的混合物或者二甲基亚砜和水的混合物配制含 识别受体的溶液。 在一个具体实施例中，丙酮和水的比例为1:1到5:1，例如2:1 ;二甲基亚砜和水的 比例为1:2到5:1，例如1:1。 在一个具体实施例中，将纤维素载体浸入所述溶液中，染色10 - 20分钟(通常在 15分钟左右）后加入硫酸钠，使得溶液中硫酸钠的浓度达15 - 45g/L (通常为30g/L);续 染10 - 20分钟后(通常在15分钟左右)，再加入硫酸钠，使得溶液中硫酸钠的浓度达30 - 90g/L (通常为60g/L);继续染色10 - 20分钟(通常在15分钟左右)，加入碳酸钠，使得溶 液中碳酸钠的浓度达10 - 30g/L(通常为15 - 25g/L)，然后在15 - 45分钟内（通常为30 分钟左右)升温至40 - 60°C (通常为40°C左右)，续染30 - 60分钟(通常为40分钟左右)， 从而完成染色。 在一个具体实施例中，染色过程中可不时翻动纤维素载体。 在一个具体实施例中，染色结束后，取出纤维素载体，进行清洗。 在一个具体实施例中，使用乙醇进行清洗。 在一个具体实施例中，清洗后，以0. 5-0. 8g/L的聚吡咯烷酮溶液作为皂洗液，煮 沸纤维素载体10 - 20分钟，通常15分钟，然后再水洗、晾干。 在一个具体实施例中，所述的识别受体A如式IV或V所示。在一个具体实施例中， 所述识别受体A的溶液可含有数种识别受体，例如式IV和V的组合。 在一个具体实施例中，本专利技术的方法按以下步骤实施： 以识别受体化合物A作为染料，配制2% (o. w. f)染色溶液，经充分搅拌后，室温下 将棉布浸于此溶液中，不时翻动，染色过程中需加入60g/L元明粉，15-25g/L碳酸钠，固色 温度为40-60°C，染毕将棉布取出，充分醇洗，水洗后，然后用皂液(例如聚吡咯烷酮溶液)煮 沸10-20min，水洗、晾干所得棉布即为纤维固载的分离材料。 本专利技术也包括采用上述方法制备得到的纤维固载的分离材料。 本专利技术还包括一种检测样品中的金属离子的方法，所述方法包括使用本专利技术所述 的分离材料处理样品，从而检测所述的金属离子。 本专利技术还包括一种分离样品中的金属离子的方法，所述方法包括使用本专利技术所述 的分离材料处理样品，从而分离出所述的金属离子。 本专利技术还包括本专利技术纤维固载的分离材料在检测、分离金属离子中的用途。 本专利技术具有如下优点： (1)纤维分离材料能依据所固载的不同识别受体对不同的金属离子进行特异性的 吸附； (2)本专利技术解决了运用现有去除金属离子的物理及化学方法所造成的二次污染等 问题；和 (3)纤维分离材料具有较好的物理化学稳定性，吸附和解吸附速度快，能很好的实 现循环使用；其原料纤维素来源广泛丰富，可天然降解，对环境无害。【附图说明】 图1为纤维固载荧光分离材料CFMl的固体荧光谱图和纤维固载荧光分离材料 CFMl分离镉离子/锌离子的固体荧光谱图。其中a为纤维固载荧光分离材料CFMl的固体 荧光发射谱图；b为纤维固载荧光分离材料CFMl分离镉离子；c为纤维固载荧光分离材料 CFMl分离锌离子的固体荧光谱图。 图2为纤维固载荧光分离材料CFMl对镉离子进行连续多次结合/脱除/再结合 的固体荧光谱图。 图3为纤维固载荧光分离材料CFMl对锌离子进行连续多次结合/脱除/再结合 的固体荧光谱图。 图4为纤维固载荧光分离材料CFMl对镉/锌离子进行连续多次结合/脱除/再 结合的荧光显色图。 图5为纤维固载荧光分离材料CFM2的固体荧光谱图和纤维固载荧光分离材料 CFM2分离镉离子的固体荧光谱图。其中a为纤维固载荧光分离材料CFM2的固体荧光发射 谱图；b为纤维固载荧光分离材料CFM2分离本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种式I所示的纤维固载的分离材料，其特征在于，式I中作为识别受体的化合物A通过活性基团B共价连接到纤维素载体C的表面：其中，化合物A选自金属离子荧光探针或金属离子螯合剂，活性基B选自均三嗪类或乙烯砜类活性基团。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钱旭红，罗园园，朱维平，徐玉芳，卢建中，
申请(专利权)人：华东理工大学，江西江中制药集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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