一种温度-pH响应分子印迹纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种温度

【技术实现步骤摘要】
一种温度
‑
pH响应分子印迹纤维膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子功能材料领域，具体涉及一种温度
‑
pH响应分子印迹纤维膜的制备方法。

技术介绍

[0002]随着社会大幅发展，人民群众生活水平不断提升，环境质量和饮水健康日益引起人们对重视。工业废水中的重金属、有机物具有难降解性和高毒性，可在生物体内累积，随着食物链的循环对人体造成危害。当前常见的水处理方法有沉淀法、离子交换法、生物处理法、膜分离法等，吸附法以其成本低、设备简单、易于操作、环境友好而被广泛应用。
[0003]壳聚糖是从虾蟹等中提取的天然碱性高分子多糖，是甲壳素脱乙酰的产物。壳聚糖分子具有大量的
‑
NH2等官能团，可以与许多金属离子(如Hg
2+
、Ni
2+
、Cu
2+
、Pb
2+
、Ca
2+
、Ag
+
等)形成稳定的螯合物。壳聚糖来源丰富、无毒、易于生物降解，不易造成二次污染，是典型的环境友好吸附材料。但市售壳聚糖不溶于水，比表面积小，吸附能力有限。
[0004]静电纺丝是可以低成本、连续高效制备纳米材料的生产技术。静电纺丝壳聚糖纤维膜具有较高的比表面积和超高孔隙率。在壳聚糖纤维表面构建分子印迹聚合物刷。分子印迹聚合物可以提供大量结合位点，选择性吸附模板分子，从而提高吸附容量和选择性。
[0005]吴可可通过在弱碱性水溶液中，使功能单体多巴胺在聚醚砜（PES）纤维膜表面自聚合制备了分子印迹纤维膜。其制备过程为，将PES纤维膜（100.0 mg）放入50.0 mLTris缓冲液（10.0 mM，pH 8.5）中，包含模板染料胆红素20 mg，室温振荡2 h。加入 100 mg 多巴胺后，将溶液在室温下再孵育 4 小时。随后，将所得产物用去离子水洗涤数次以除去未反应的多巴胺。之后，将样品用甲醇/乙酸溶液 (9:1, v/v) 洗涤数次以脱除嵌入的模板胆红素。用紫外可见分光光度计在 441 nm 波长检测到溶液中没有胆红素后，用去离子水彻底清洗样品，除去残留的甲醇和乙酸，然后在 40
°
C 下干燥 24 h，得到表面分子印迹的电纺聚醚砜纤维膜。该分子印迹纤维膜对胆红素的吸附平衡时间2 h，最大吸附量为184.24 mg/g。但脱除模板胆红素的过程复杂不利于实际应用，并且部分模板胆红素不能洗脱，酸液也会破坏分子印迹结构，减少了结合位点，吸附容量下降，影响后续纤维膜重复利用性能。（Wu K , Yang W , Jiao Y , et al. A surface molecularly imprinted electrospun polyethersulfone (PES) fiber mat for selective removal of bilirubin[J]. Journal of Materials Chemistry B, 2017:10.1039.C7TB00643H.）中国专利CN110560016A公开了一种展青霉素分子印迹纳米纤维膜的制备方法,邵华等将2
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吲哚酮标准品和6
‑
羟基烟酸标准品按照摩尔比1.0：1.0
‑
4.0溶解在甲醇中，随后加入3
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氨丙基三乙氧基硅烷进行磁力搅拌进行预聚合10
‑
50min，加入四乙氧基硅烷和滴加1.0
‑
10.0mL氨水，磁力搅拌15
‑
90min后将反应物放入30
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80℃水浴锅孵化反应4
‑
24h得到聚合物固体，所述模板分子为2
‑
吲哚酮和6
‑
羟基烟酸。将聚合物固体用甲醇冲洗2
‑
5次后，40
‑
80℃下真空干燥老化4
‑
24h后，将干燥后的聚合物至于100mL的圆底烧瓶中，加入一次有机溶剂进行预洗脱，磁力搅拌2
‑
8h，用甲醇冲洗后置于40
‑
80℃下真空干燥4
‑
12h后将聚合物
固体用二次有机溶剂洗脱模板，直至紫外分光光度计检测不到模板分子。将含有分子印迹聚合物的4.0
‑
10.0％的聚乙烯醇纺丝溶液(其中分子印迹聚合物占聚乙烯醇的质量分数的10.0％
‑
40.0％)在纺丝电压为8
‑
23kV，纺丝距离为8
‑
20cm，流速10
‑
40μL/min，相对湿度40％～50％的条件下进行静电纺丝，得到分子印迹纤维膜。其洗脱模板聚合物的过程同样复杂且用时更长，全部使用有机溶剂洗脱更增加了废液处理成本，且与环境友好相悖。
[0006]通过制备分子印迹聚合物结合静电纺丝技术得到分子印迹纳米纤维膜,本专利技术使用2
‑
吲哚酮和6
‑
羟基烟酸作为虚拟模板分子，采用溶胶凝胶技术结合静电纺丝技术得到的分子印迹纳米纤维膜对展青霉素具有良好的特异性吸附和重复利用性，对展青霉素的专一性识别、高效分离及富集的应用，能够实现对展青霉素的特异性吸附。
[0007]目前分子印迹聚合物吸附污染物的优点在于其吸附容量大及特异性吸附能力，但普遍存在解析困难并且解析速度慢，可重复利用率低的瓶颈问题，本专利技术通过接枝温度
‑
pH响应聚合物，使分子印迹纤维膜可以在低于32℃与pH值小于7.0的环境中迅速解析，更轻易快速地回收被吸附物。较好地解决了上述存在的问题。

技术实现思路

[0008]与以上参考文献相比，本发制备一种水处理用温度
‑
pH响应分子印迹纤维膜的方法，采取的技术方案如下：1）以壳聚糖、三氯乙酸、二氯甲烷及脂肪醇聚氯乙烯醚为主要原料，采用静电纺丝技术制备出壳聚糖纳米纤维膜。具体步骤如下：1
‑
1）以壳聚糖、三氯乙酸、二氯甲烷及脂肪醇聚氯乙烯醚按比例依次加入到玻璃器皿中，持续搅拌1
‑
2h，制成质量浓度为5.0
‑
7.0%的壳聚糖纺丝液。
[0009]1‑
2）以纺丝液为原料，采用静电纺丝技术在15
‑
20kV电压下，接受距离5.0
‑
15.0cm及灌注速度0.1mLh
‑1‑
0.5mLh
‑1制备壳聚糖纳米纤维膜。
[0010]2）对壳聚糖纳米纤维膜表面接枝分子印迹聚合物刷，具体步骤如下：2
‑
1）将三乙胺和二溴异丁酰溴按比例依次加入到四氢呋喃中，m三乙胺：m二溴异丁酰溴＝20.0:90.0
‑
110.0。
[0011]2‑
2）将壳聚糖纳米纤维膜置于四氢呋喃溶液中，冰水浴中搅拌1
‑
2h。
[0012]2‑
3）反应完成后将纳米纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度
‑
pH响应分子印迹纤维膜的制备方法，其特征在于，此膜是壳聚糖纤维接枝聚异丙基丙烯酰胺
‑
co
‑
叔丁基丙烯酰胺
‑
co
‑
甲基丙烯酸聚合物形成的材料；对染料具有选择性吸附能力。2.一种温度
‑
pH响应分子印迹纤维膜的制备方法，其步骤如下：以壳聚糖、三氯乙酸、二氯甲烷及脂肪醇聚氯乙烯醚，制成壳聚糖纺丝液；将壳聚糖纺丝液通过静电纺丝制备壳聚糖纳米纤维膜，然后在纤维膜表面通过自由基聚合反应，接枝温度响应分子印迹聚合物。3.根据权利要求1所述的一种水处理用温度
‑
pH响应分子印迹纤维膜的制备方法，其特征在于：二氯甲烷与三氯乙酸的质量比为1.0:1.0
‑
3.0；壳聚糖用量为单体总质量的5.0
‑
7.0％；脂肪醇聚氯乙烯醚的用量为单体总质量的2.0
‑
4.0％；壳聚糖纺丝液的质量浓度为5.0
‑
8.0%。4.根据权利要求1所述的一种水处理用温度
‑
pH响应分子印迹纤维膜的制备方法，其特征在于：静电纺丝过程中，高压电源电压为15.0 kV
–
20.0 kV，接受屏距离为5.0cm
–
15.0cm，灌注速度为0.1 mLh
‑1‑
0.5 mLh
‑1。5.根据权利要求1所述的一种水处理用温度
‑
pH响应分子印迹纤维膜的制备方法，纤维膜表面通过自由基聚合反应，接枝温度响应分子印迹聚合物，具体步骤如下：将三乙胺和二溴异丁酰溴按比例依次加入到四氢呋喃中，m三乙胺：m二溴异丁酰溴＝20.0 : 90.0
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【专利技术属性】
技术研发人员：于在乾，庞祎，张龙，田君，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：