选择性吸附As+5离子吸附材料及其制备方法技术

一种地下水污染修复和水处理技术领域的选择性吸附As+5离子吸附材料的制备方法，通过将壳聚糖分散液与单封端聚乙二醇大单体、双封端聚乙二醇大单体以及光引发剂混合后得到预聚体溶液，然后进一步加入砷酸钠水溶液实现As+5离子印记，最后经酸浸泡和水洗中和后得到选择性吸附As+5离子吸附材料。本发明专利技术将壳聚糖这种能和过渡元素形成鳌合物的天然碱性多糖溶解在丙烯酸、甲基丙烯酸单封端和双封端的聚乙二醇大单体中，用As+5离子进行分子印迹，交联固化后，用稀盐酸除去印迹分子，得到具有与As+5离子专一结合的三维空穴互穿网络吸附树脂。它对As+5离子具有高选择性和高吸附性，有利于对As+5离子准确富集，达到去除和回收之目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种地下水污染修复和水处理领域的树脂的制备方法，具体是一种聚合物互穿网络As+5离子印迹分子吸附材料及其制备方法。
技术介绍
地下水既是一种重要的水资源，全球可利用的淡水资源中，地下水占95 %。我国城市用水总量中，地下水占30%。华北、西北城市利用地下水的比例分别高达72%和66%。 地下水又是生态系统中重要的组成部分，地下水的污染不仅影响水资源利用，而且导致生态系统破坏。目前我国地下水污染严重，污染物主要为重金属、有机物和硝酸盐，多数为复合污染。砷是自然界中丰度排在第20位的一种具有较强毒性和致癌作用的元素，广泛存在于各类岩石中。环境中砷的形态复杂多样，一般以无机态和有机态存在，研究表明，无机态砷的毒性大于有机态砷。由于As5+离子在地质体中丰度较高，地下环境变化会使地下水中 As5+离子富积。因此，去除地下水中As5+离子对于保障水源安全，保护生态环境，具有重要的实际价值。目前，去除地下水中As5+离子最有效的方法是制备吸附效率优异且能重复使用的吸附材料。分子印迹技术(Molecular Imprinting iTechniqueJIT)又称为分子模板技术，是运用高分子学、材料学、化学工程等学科的相关知识，制备在空间结构和结合位点上与模板分子或离子完全匹配的交联聚合物的一种新型技术。由于分子印迹聚合物具有高度交联结构，稳定性好，能够在高温、高压、有机溶剂、酸、碱等苛刻环境中使用，而且造价低廉，在手性化合物的色谱分离、固相萃取、药物临床分析、膜分离、仿生传感器等领域得到了广泛的应用。将这种新型技术应用于地下水修复过程，制备更有效的吸附材料，可以有效去除、 回收地下水中的As+5离子。为了获得在空间结构和结合位点与某一分子或离子完全匹配的交联聚合物，它的制备一般有下列步骤首先将具有结构互补的功能化聚合物单体通过共价或非共价的方式与模板As+5离子结合，其次加入交联剂进行交联聚合，最后在反应完成后将As+5离子洗脱，得到具有与As+5离子专一结合的三维空穴。它对As+5离子具有高选择性和高吸附性，可以准确吸附、富集As+5离子，达到去除和回收之目的。甲壳素是菌类及甲壳类动物等活性生物体甲壳中的主要成分。除了 2位上的乙酰胺基与纤维素不同外，它与纤维素具有相似的结构，并且每年在自然界的产量达100亿吨， 仅次于纤维素，排在天然高分子产量的第二位，是一种蕴藏量十分丰富有机再生资源。甲壳素和壳聚糖的化学结构为上式中甲壳素主要由η单元组成，壳聚糖主要由m单元组成。壳聚糖(CTQ是一种部分或完全去乙酰的甲壳素衍生物，其具有甲壳素的2-乙酰胺-2-去氧-β D-葡萄糖环和壳聚糖的2-氨基-2-去氧-β D-葡萄糖氨的混合单元，它是目前自然界发现的唯一碱性多糖。一般来说，脱乙酰度达到75%以上的甲壳素称做壳聚糖。 甲壳素和壳聚糖及其衍生物具有无毒、无味，在动物组织中具有生物相容性和酶降解性。近几十年来，在生物医学、生态环境和工业领域中得到广泛应用。有人用冠醚类化合物交联壳聚糖，可以很好地对As+5离子进行富集(冠醚交联壳聚糖在砷形态分析中的应用，武汉科技大学学报(自然科学版)，2007，30 (6) :636-639)，由于高分子冠醚衍生物毒性虽然较冠醚低，但价格昂贵，制备困难，不利于规模生产和地下水净化的应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种选择性吸附As+5离子吸附材料及其制备方法，将壳聚糖这种能和过渡元素形成鳌合物的天然碱性多糖溶解在丙烯酸、甲基丙烯酸单封端和双封端的聚乙二醇大单体中，用Af5离子进行分子印迹，交联固化后，用稀盐酸除去印迹分子，得到具有与As+5离子专一结合的三维空穴互穿网络吸附树脂。它对Af5离子具有高选择性和高吸附性，有利于对As+5离子准确富集，达到去除和回收之目的。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术通过将壳聚糖分散液与单封端聚乙二醇大单体、双封端聚乙二醇大单体以及光引发剂混合后得到预聚体溶液，然后进一步加入砷酸钠水溶液实现As+5离子印记，最后经酸浸泡和水洗中和后得到选择性吸附As+5离子吸附材料。所述的壳聚糖分散液是指百分浓度为2. 5% 3%且溶剂为百分浓度为50%的乙醇水溶液的分散液。所述的壳聚糖分散液通过丙烯酸或甲基丙烯酸调节pH至形成均勻的粘稠溶液。所述的光引发剂为1173光引发剂，且其用量为所述的单封端聚乙二醇大单体及双封端聚乙二醇大单体的总质量的1 5%。所述的单封端聚乙二醇大单体与壳聚糖的mol比为10 0. 1。所述砷酸钠水溶液的百分浓度小于15%，其用量为单封端聚乙二醇和壳聚糖总质量0. 10%。优选砷酸钠水溶液的百分浓度小于5%且用量为单封端聚乙二醇和壳聚糖总质量的0. 1^-4 ^所述的As+5离子印记是指在紫外光下进行聚合反应，得到具有砷离子印记的聚合物互穿网络。所述的水洗中和是指用二次蒸馏水冲洗三次后用氨水调节pH = 7，再用二次蒸馏水冲洗三遍。本专利技术的优点在于制备的吸附材料不仅对As+5离子具有专一的选择性，可以准确吸附、富集Af5离子，达到去除和回收的目的；同时在水溶液吸附Af5离子过程中，长期稳定性优良。 具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1称取壳聚糖0. 05mol,以丙烯酸或甲基丙烯酸单封端聚乙二醇_400大单体壳聚糖=i 1 5(mol比)加入单封端聚乙二醇-400大单体；以丙烯酸或甲基丙烯酸双封端聚乙二醇-400大单体单封端聚乙二醇-400大单体=1.5 1 (mol比)加入双封端聚乙二醇-400大单体作为交联剂。将0. 05mol的壳聚糖分散在百分浓度为50%的乙醇水溶液中，上述乙醇水溶液的加入量，是使0. 05mol壳聚糖能形成百分浓度为2. 5% 3%的溶液的需要量。随后在上述分散液中分别加入单封端聚乙二醇-400大单体、双封端聚乙二醇-400大单体和以上两反应性单体总质量1 5%的光引发剂1173，搅拌均勻。用丙烯酸或甲基丙烯酸调节溶液酸度，使分散的壳聚糖溶解成为粘稠均勻溶液，然后加入壳聚糖和单封端聚乙二醇-400大单体总质量的0. 1 % 4%的砷酸钠3 %水溶液，对聚合物溶液进行印迹。将印迹好的上述溶液，在紫外灯下聚合。聚合产物用二次蒸馏水冲洗二次，用0. Imol 盐酸溶液浸泡Mh，去除印迹用的As+5离子，用二次蒸馏水冲洗三次，浸泡在二次蒸馏水中。 用氨水调节溶液酸值稳定至PH = 7不再改变。用二次蒸馏水冲洗三次，过滤、烘干得到吸附质为壳聚糖与丙烯酸或甲基丙烯酸单封端聚乙二醇-400大单体，它们之间的mol比为 1 1 5;交联剂为双封端聚乙二醇-400。它是具有As+5离子空穴的吸附树脂，可以用来对地下水中As+5离子进行选择性的吸附和富集。本实施例制备得到的复合树脂对Af5离子具有高选择性和高吸附性，可以准确吸附、富集As+5离子，达到去除和回收之目的。实施例2称取壳聚糖0. 05mol,以壳聚糖丙烯酸或甲基丙烯酸单封端聚乙二醇_1000大单体=i 1 5(mol比)加入单封端聚乙二醇-1000大单体；以丙烯酸或甲基丙烯酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种选择性吸附Ａｓ＋５离子吸附材料的制备方法，其特征在于，通过将壳聚糖分散液与单封端聚乙二醇大单体、双封端聚乙二醇大单体以及光引发剂混合后得到预聚体溶液，然后进一步加入砷酸钠水溶液实现Ａｓ＋５离子印记，最后经酸浸泡和水洗中和后得到选择性吸附Ａｓ＋５离子吸附材料。

【技术特征摘要】
1.一种选择性吸附Af5离子吸附材料的制备方法，其特征在于，通过将壳聚糖分散液与单封端聚乙二醇大单体、双封端聚乙二醇大单体以及光引发剂混合后得到预聚体溶液， 然后进一步加入砷酸钠水溶液实现Af5离子印记，最后经酸浸泡和水洗中和后得到选择性吸附As+5离子吸附材料。2.根据权利要求1所述的选择性吸附As+5离子吸附材料的制备方法，其特征是，所述的壳聚糖分散液是指百分浓度为2. 5% 3%且溶剂为百分浓度为50%的乙醇水溶液的分散液。3.根据权利要求1或2所述的选择性吸附As+5离子吸附材料的制备方法，其特征是，所述的壳聚糖分散液通过丙烯酸或甲基丙烯酸调节PH至形成均勻的粘稠溶液。4.根据权利要求1所述的选择性吸附As+5离子吸附材料的制备方法，其特征是，所述的光引发剂为1173光引发剂，且其用量为所述的单封端聚乙二醇大单体及双封端聚乙二醇大单体的总质量的1 5%。5.根据权利要求1所述的选择性吸附As+5离子吸附材料的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘预，孙承兴，徐慧，仵彦卿，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31