本发明专利技术公开了一种选择性固定六价铬离子的吸附膜及其制备方法，属于梯度扩散薄膜技术领域。本发明专利技术的吸附膜为含有N-甲基-D-葡糖胺功能化树脂颗粒的聚丙烯酰胺凝胶薄膜，制备过程如下：(1)N-甲基-D-葡糖胺功能化树脂的合成；(2)按1(质量):(3.3～6.7)(体积)将N-甲基-D-葡糖胺功能化树脂和丙烯酰胺溶液混合，加入丙烯酰胺体积1/50～1/35的10％(质量比)过硫酸钠溶液和1/1250～1/665的四甲基二乙胺液体，搅匀后以5～15mL/min的速率注入夹有厚度为0.25～0.5mm的U型塑料间隔片的两片玻璃板空隙中，赶尽气泡，将玻璃板水平放置在4～25℃下20～40min使N-甲基葡糖胺功能化树脂粉末完全沉降，之后升温至45～60℃，使得玻璃板中的溶液凝胶成膜，纯水浸泡16～48h制得。本发明专利技术吸附膜对六价铬离子选择性高、吸附容量大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及梯度扩散薄膜
中的吸附膜及其制备方法，适用于环境介质中 六价铬离子的固定和分析，尤其涉及。
技术介绍
铬是地壳第七大元素，被广泛应用于铬盐生产、电镀加工、皮革制造等工业活动， 由此排放的含铬化合物所引起的水体污染已成为一个日益严重的全球性环境问题。铬在水 环境中主要以六价铬离子（Cr 2O72、HCr04S CrO42)和三价铬离子（Cr3+)形式存在，其中三 价铬离子是人体所需的微量营养元素，而六价铬离子则容易对人体健康造成伤害，如致癌、 致突变。因此，用六价铬离子代替总铬作为评价环境质量标准更为科学和可靠。 目前，对水环境中六价铬离子的分析主要采取主动采样方式，即现场取水样之 后带回实验室测定。但是六价铬离子和三价铬离子在取样、保存、运输中极易发生形态 转化，造成分析误差。近些年发展的被动采样技术，如梯度扩散薄膜技术（Diffusive gradients in thin films，DGT)是一种原位的、非破坏性的元素分析新技术。DGT原位 采样装置由滤膜、扩散膜和吸附膜以及固定这3层膜的塑料外壳组成，其中滤膜主要用 来避免待测环境中的颗粒物进入装置，扩散膜能够让游离的离子或有机分子自由扩散并 形成扩散梯度，吸附膜可以根据实验目的选择不同的吸附材质（罗军等.农业环境科学 学报2011，30 (2) ,205-213)。自上世纪90年代由英国兰卡斯特大学William Davison 和张昊专利技术以来，DGT技术在环境介质中的营养盐（Zhang, et al.，Anal. Chim. Acta 1998, 370 (I)，29-38)、有机污染物（Zheng, et al.，Anal. Chem. 2014, 87, 801-807)、痕量 金属分析（Luo, et al·，Anal. Chem. 2010, 82, 8903-8909 ;Guan，et al·，Environ. Sci. Technol. 2015, 49(6)，3653-3661)方面得到了广泛应用。 但是DGT在重金属形态分析方面的研究还较少，2011年Bennett等人才用疏基娃 胶制得吸附膜（Bennett, et al.，Anal. Chem. 2011，83, 8293-8299)，首次实现了三价砷离子 的选择性固定。2014 年，陈宏等人（Chen, et al.，J. Hazard. Mater. 2014, 271，160-165)通 过将聚季铵盐溶液作为吸附层、透析袋作为扩散层，实现了水环境中六价铬离子的选择性 固定。但是相较于常用的固态吸附膜的DGT技术，液态吸附膜的DGT技术存在有效吸附容 量低、保质期短、不易在野外应用等问题。因此，寻找对六价铬离子具有高选择性吸附、高吸 附容量、长久保质期的固态吸附膜，是目前DGT技术需要解决的技术难题之一。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题 本专利技术的目的在于克服使用已有的液态吸附膜对六价铬离子吸附容量低、易饱和 的问题，以及已有的固态吸附膜不能选择性吸附六价铬离子的缺陷，开发出一种应用于梯 度扩散薄膜技术的高选择性吸附六价铬离子的固态吸附膜及其制备方法。本专利技术特征在于 选择性固定六价铬离子的吸附膜以N-甲基-D-葡糖胺功能化树脂粉末为吸附材料，通过与 丙烯酰胺溶液等混合制成凝胶薄膜。 2.技术方案 为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为： 1、一种选择性固定六价铬离子的吸附膜，其特征在于由包含N-甲基-D-葡糖胺功 能化树脂粉末和聚丙烯酰胺的成膜液凝胶后制成。 2、一种选择性固定六价铬离子的吸附膜的制备方法，其步骤为： 步骤一、制备N-甲基-D-匍糖胺功能化树脂粉末： (1)称取氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯共聚体（简称氯球）0.5~2g，按1(质 量）：（3~5)(体积）用二氧六环溶胀，滤出氯球； (2)称取5~20g N-甲基-D-葡糖胺溶于55~165mL体积比为10:1的二氧六环 和纯水的混合溶剂，加入步骤（1)制备得到的氯球，加热搅拌反应； (3)过滤步骤⑵制备得到的产物，洗涤干燥后即为所合成N-甲基-D-葡糖胺功 能化树脂粉末； 步骤二、将步骤一制备得到的N-甲基-D-葡糖胺功能化树脂粉末和丙烯酰胺溶液 按1 (质量）：（2. 5~6. 7)(体积）混匀得到制胶溶液，其中丙烯酰胺溶液由丙烯酰胺、双丙 烯酰胺和纯水组成，三者的比例是28. 5 (质量）：1. 5 (质量）：100 (体积）； 步骤三、向步骤二制备得到的制胶溶液中按丙烯酰胺溶液体积的3/200~1/40和 1/1250~3/2500分别加入质量比10%的过硫酸铵溶液和四甲基二乙胺，混匀得到混合溶 液； 步骤四、将步骤三制备得到的混合溶液以5~15mL/min的速率注射入夹有 0. 25~0. 5mm厚的U型塑料隔间片的两片玻璃板孔隙中，赶出玻璃板间气泡，将玻璃板水平 放置在4~25°C的环境中20~40min，待N-甲基葡糖胺功能化树脂粉末完全沉降后，将玻 璃板水平转移至45~60°C的烘箱中，使玻璃板中的溶液凝胶成膜，之后在纯水中浸泡16~ 48h，期间纯水换3~5次，即制得所述吸附膜。 优选地，步骤（1)中所述的氯球交联度为2%，颗粒大小为75~150μπι，溶胀时间 为3~12h 〇 优选地，步骤⑵中所述的加热温度为45~60°C，搅拌反应时间为6~16h。 优选地，步骤（3)中所述的洗涤为依次采用纯水、lmol/L氢氧化钠、纯水、lmol/L 硝酸和纯水进行洗涤的，并重复2~3次，干燥温度为50~80°C。 3.有益效果 采用本专利技术提供的技术方案，具有如下显著效果： (1)本专利技术的一种选择性固定六价铬离子的吸附膜对六价铬选择性优越。本专利技术 所采用的吸附材料N-甲基-D-葡糖胺功能化树脂含有质子化的氨基和多元醇，对六价铬离 子的吸附具有高选择性，即使在三价铬离子浓度为六价铬离子浓度十倍的水环境中亦可选 择性地吸附六价铬离子，对三价铬离子的吸附量小于5 %。 (2)本专利技术的一种选择性固定六价铬离子的吸附膜对六价铬离子的吸附容量 大。本专利技术的吸附膜与聚丙烯酰胺扩散膜组装成的单个DGT装置对六价铬离子吸附容 量高达230 μ g/cm2,与常见的固定含氧阴离子的吸附膜如铁基、锆基和钛基吸附膜相 比，吸附容量提高了 2 ~10 倍（Luo, et al.，Anal. Chem. 2010, 82, 8903-8909 ;Guan, et al. Environ. Sci. Technol. 2015, 49 (6), 3653-3661 ；Panther, et al. , Environ. Sci. Technol. 2010, 44,（24)，9419-9424)。与报道的聚季铵盐溶液液态吸附膜组装成的DGT装 置相比，本专利技术的吸附膜吸附容量高，因而不易饱和，满足不同环境介质中DGT技术的分析 要求。 (3)本专利技术的一种选择性固定六价铬离子的吸附膜的制备方法制备过程易控，不 同批次制得的吸附膜性能稳定，膜强度高、伸展性良好。 (4)本专利技术的一种选择性固定六价铬离子的吸附膜保质期长。4°C条件下在纯水中 储存6个月对六价铬离子的吸附容量和性能保持不本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种选择性固定六价铬离子的吸附膜，其特征在于由包含N‑甲基‑D‑葡糖胺功能化树脂粉末和聚丙烯酰胺的成膜液凝胶后制成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗军，潘岳，管冬兴，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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