本发明专利技术公开了一种基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料及其制备方法和应用，该温敏性离子印迹吸附材料的制备方法包括以下步骤：1)配制含多糖、N‑异丙基丙烯酰胺、金属离子模板剂、引发剂和交联剂的反应混合物；2)进行阶段式升温反应，得到含有金属离子的产物；3)脱除金属离子。本发明专利技术的基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料具有吸附选择性高、脱附容易、可循环利用、原料来源广、制备工艺简单等优点，只需要进行简单的温度调节便能够实现溶液中金属离子的富集回收，可以用于重金属污染废水的处理，分离回收其中的重金属离子，也可用于金属离子萃取，对贵重金属离子进行分离回收。
A Thermosensitive Ion Imprinted Adsorption Material Based on Polysaccharide and Its Preparation and Application
【技术实现步骤摘要】
一种基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料及其制备方法和应用，属于功能材料
技术介绍
近年来，随着人类社会高速发展，水体污染问题越来越严重，而重金属是危害最大的水体污染物之一。重金属污染主要来源于化学工业、电镀、有色金属冶炼、电子业、核工业等的废水排放。重金属离子的危害很大，人体如果摄入了重金属污染的食物和水，会出现腹绞痛、肝炎、高血压、周围神经炎、中毒性脑炎、贫血等疾病。然而，现有技术处理含重金属离子废水普遍存在难度大、效率低、成本高等问题，亟需研究开发高效经济的重金属污染废水处理技术。智能响应材料是一类在外界环境刺激下结构或/和性质会发生可逆转变的新型材料，例如：温敏性材料。温敏性材料随温度变化可以进行可逆性溶胶-凝胶转换，在温度降低时呈现溶胶状态，当温度较高时形成水凝胶，常被用于吸附负载药物，制备缓控释药物。分子印迹技术是指将模板分子(印迹分子)与聚合物单体接触形成多重作用点，再进行聚合反应，再除去模板分子，制备具有特异性识别和选择性吸附作用的聚合物，即分子印迹聚合物。分子印迹聚合物具有与模板分子空间构型相匹配的多重作用点，可以选择性识别模板分子及其类似物。离子印迹技术(IIP)是分子印迹技术的一个重要分支，1976年首次被Nishide提出，IIP主要以金属阳离子为模板剂制备印迹聚合物。目前，通过IIP已经制备出多类金属离子(如：Hg2+、Cd2+、Ag+、Pb2+、Ni2+、Cu2+、Li+、Ca2+、Tl3+、U6+等)印迹材料。多糖因含有大量的-OH、-NH2、-COOH等官能团，不仅可以直接络合金属离子实现金属离子吸附，而且可以通过改性引入特殊结构或新的功能基团，提高吸附容量和选择性。近年来，采用多糖制备吸附剂用于溶液中金属离子吸附回收的研究日益增多，而壳聚糖、纤维素、海藻酸钠、细菌纤维素、淀粉等产量大的天然多糖研究更为广泛。然而，正是因为多糖分子中含有-OH、-NH2、-COOH等基团，由传统聚合方法制备得到的多糖温敏性离子印迹聚合物的亲水基团、疏水基团无法自组装排列成稳定有序、可逆转变的化学结构，从而不能呈现可逆性温敏性，故以多糖为基质载体制备温敏性离子印迹材料还未见相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料及其制备方法和应用。本专利技术所采取的技术方案是：一种基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料的制备方法，包括以下步骤：1)将多糖、N-异丙基丙烯酰胺、金属离子模板剂、引发剂和交联剂加水配制成反应混合物，再常温搅拌充分混匀；2)升温至38～42℃，恒温反应1～3h；3)升温至48～52℃，恒温反应1～3h；4)升温至58～62℃，恒温反应1～3h；5)升温至68～72℃，恒温反应3～6h，得到含有金属离子的产物；6)降至室温，过滤，再用15～25℃的水清洗固体产物除去金属离子，得到基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料。优选的，步骤1)所述多糖、N-异丙基丙烯酰胺、金属离子模板剂、引发剂、交联剂的摩尔比为1：(1～5)：(1×10-5～1×10-3)：(0.5～4)：(0.05～0.5)。优选的，步骤1)所述反应混合物中多糖的质量分数为0.5％～5％。优选的，步骤1)所述多糖为壳聚糖、细菌纤维素、海藻酸钠、淀粉中的至少一种。优选的，步骤1)所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的至少一种。优选的，步骤1)所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、二乙烯基苯、二异氰酸酯中的至少一种。优选的，步骤1)所述金属离子模板剂为铀盐、铜盐中的一种。本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料具有吸附选择性高、脱附容易、可循环利用、原料来源广、制备工艺简单等优点，只需要进行简单的温度调节便能够实现溶液中金属离子的富集回收，可以用于重金属污染废水的处理，分离回收其中的重金属离子，也可用于金属离子萃取，对贵重金属离子进行分离回收。1)本专利技术的基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料对于不同金属离子的吸附具有选择性，例如：基于多糖的温敏性铀离子印迹吸附材料对UO22+的吸附量很高，而对其它金属离子的吸附量却很低；2)本专利技术的基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料随着温度变化会发生结构改变，温度升高到相转变温度(升温阶段的相转变温度)以上时，能够选择性吸附特定的金属离子，当温度降低到相转变温度(降温阶段的相转变温度)以下时，结构会发生膨胀，通过水洗便能够实现金属离子(UO22+、Cu2+)的脱附，所以该温敏性离子印迹吸附材料可以循环利用；3)本专利技术采用的是阶梯升温法来制备离子印迹吸附材料，制备的离子印迹吸附材料进行升温和降温操作时都会发生相转变，且升温阶段和降温阶段的相转变温度都接近室温，有利于该离子印迹吸附材料的实际应用。附图说明图1为实施例1中的CS、NIPAM和CUIm的红外光谱图。图2为实施例1中的CS的SEM图。图3为实施例1中的CUIm-1的SEM图。图4为实施例1中的CUIm的SEM图。图5为实施例1中的CUIm的DSC图。图6为实施例1中的CUIm对UO22+的吸附-脱附效果图。图7为实施例1中的CUIm对不同金属离子的吸附效果图。图8为实施例1中的CUIm对不同金属离子的脱附效果图。图9为实施例2中的BC、NIPAM和UTB的红外光谱图。图10为实施例2中的BC的SEM图。图11为实施例2中的UTB-1的SEM图。图12为实施例2中的UTB的SEM图。图13为实施例2中的UTB的DSC图。图14为实施例2中的UTB对UO22+的吸附-脱附效果图。图15为实施例2中的UTB对不同金属离子的吸附效果图。图16为实施例2中的UTB对不同金属离子的脱附效果图。图17为实施例3中的基于壳聚糖的温敏性铜离子印迹吸附材料的DSC图。图18为实施例3中的基于壳聚糖的温敏性铜离子印迹吸附材料对不同金属离子的吸附效果图。图19为实施例3中的基于壳聚糖的温敏性铜离子印迹吸附材料对不同金属离子的脱附效果图。图20为实施例4中的基于细菌纤维素的温敏性铜离子印迹吸附材料的DSC图。图21为实施例4中的基于细菌纤维素的温敏性铜离子印迹吸附材料对不同金属离子的吸附效果图。图22为实施例4中的基于细菌纤维素的温敏性铜离子印迹吸附材料对不同金属离子的脱附效果图。图23为对比例1中的基于壳聚糖的铜离子印迹吸附材料的DSC图。图24为对比例2中的基于壳聚糖的铜离子印迹吸附材料的DSC图。图25为对比例3中的基于细菌纤维素的铜离子印迹吸附材料的DSC图。图26为对比例4中的基于细菌纤维素的铜离子印迹吸附材料的DSC图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。实施例1(阶梯升温法)：一种基于壳聚糖的温敏性铀离子印迹吸附材料(CUIm)，其制备方法包括以下步骤：1)将1g的壳聚糖(CS)、2.1048g的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、0.0021g的硝酸双氧铀、4.2445g的过硫酸铵和0.1547g的N,N-亚甲基双丙烯酰胺加100mL水配制成反应混合物；2)升温至40℃，恒温反应1h；3)升温至50℃，恒温反应1h；4)升温至60℃，恒温反应1h；5)升温至70℃，恒温反应3h，得到含有铀离子的产本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将多糖、N‑异丙基丙烯酰胺、金属离子模板剂、引发剂和交联剂加水配制成反应混合物，再常温搅拌充分混匀；2)升温至38～42℃，恒温反应1～3h；3)升温至48～52℃，恒温反应1～3h；4)升温至58～62℃，恒温反应1～3h；5)升温至68～72℃，恒温反应3～6h，得到含有金属离子的产物；6)降至室温，过滤，再用15～25℃的水清洗固体产物除去金属离子，得到基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料。
【技术特征摘要】
1.一种基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将多糖、N-异丙基丙烯酰胺、金属离子模板剂、引发剂和交联剂加水配制成反应混合物，再常温搅拌充分混匀；2)升温至38～42℃，恒温反应1～3h；3)升温至48～52℃，恒温反应1～3h；4)升温至58～62℃，恒温反应1～3h；5)升温至68～72℃，恒温反应3～6h，得到含有金属离子的产物；6)降至室温，过滤，再用15～25℃的水清洗固体产物除去金属离子，得到基于多糖的温敏性离子印迹吸附材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述多糖、N-异丙基丙烯酰胺、金属离子模板剂、引发剂、交联剂的摩尔比为1：(1～5)：(1×10-5～1×10-3)：(0.5～4)：(0.05～0.5)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)所述反应混合...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹学琼，李治明，田华，唐李雯，朱莉，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南,46
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