本发明专利技术涉及一种螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球及其制备方法。本发明专利技术选用具有磁响应性的四氧化三铁作为内层稳定粒子，将螺旋藻表面进行乙烯化改性作为一种大分子功能单体，同时采用Pb2+、Cd2+双模板离子进行印迹制备得到螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+印迹聚合物微球。该微球具有磁响应性和多孔性，吸附容量大，选择性高、稳定性好、使用寿命长、制备工艺简单等特点，在环境样品、生物样品、农产品、食品中的Pb2+、Cd2+快速磁分离、富集和分析中有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分离材料制备
，具体涉及一种螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球及其制备方法。
技术介绍
螺旋藻(Spirulina)是一种商业化大量生产的丝状蓝藻，是来源广泛的生物材料。很多研究表明，螺旋藻对重金属离子具有较强的吸附能力，这是因为藻类细胞壁带一定的负电荷，具有较大的表面积和粘性，可提供许多官能团如羟基、羧基、氨基、酰胺基、磷酸根等与金属离子结合。在多数情况下，80% 90%的重金属离子被吸附到藻细胞表面。刘慧君等人(安徽师范大学学报(自然科学版)，2004，27(1):68-70)的研究表明，在pH 5.5,吸附时间2 h,重金属离子浓度为50 mg/L的条件下,极大螺旋藻对Ag+、Cu2+、Mn2+、Ni2+、Pb2+和Zn2+六种重金属离子均有较强的吸附作用；其中对Ag+的吸附作用最强，吸附率为92.87%，对N i2+的吸附作用最弱，吸附率为40.70%。Chernikoval等人(RussianJournal of Plant Physiology, 2006, 53 (6):800 806)的研究结果表明:钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)对Mn2+有强的吸附能力。廖鹏飞等(中南大学学报(自然科学版)，2011，42(9):2551-2557)以钝顶螺旋藻和磁性纳米粒子四氧化三铁为材料，采用海藻酸钙进行包埋制备出钝顶螺旋藻磁性生物吸附剂。研究结果表明，当PH为1.5，温度为40°C，时间在120分钟时，钝顶螺旋藻磁性生物吸附剂对铬(VI)的吸附容量达到饱和吸附量的96.5%。黄宏霞(华中农业大学硕士学位论文,2006年)的研究表明钝顶螺旋藻S.paletnssi439对铜和镉离子的最大吸附量分别为1992 mmol/Kg和2347 mmol /Kg。目前的研究表明，螺旋藻对重金属吸附缺乏选择性、且吸附效率差异大，吸附效率相对较低。因此，研究和开发新型、高效、高选择性螺旋藻复合材料是吸附、分离领域的一个技术难题。由于磁性聚合物具有强的磁性，在加有外界磁场的情况下，能选择性快速地实现固液分离和回收而广 泛应用于复杂样品的分离富集、生物、药物的分离纯化。Candan等人(Mater.Sc1.Eng.C，2009, 29:144-152)以 Cd2+为模板离子，在磁铁矿 Fe3O4 纳米微粒存在的条件下，采用悬浮聚合方法制备出镉离子磁性印迹聚合物微球，最大吸附容量可达48.8 ymol/g，相对选择性在Cd/Pb比没有印迹的聚合物高2.6倍。但是，该方法所得的磁性印迹聚合物的吸附容量较低。张明磊等人(高等学校化学学报，2011，32 (12): 2763-2768)以SiO2包覆的纳米Fe3O4为载体，壳聚糖(Chitosan，CS)为功能配体，Y -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为交联剂，制备了磁性Fe3O4OSiO2IgCS镉离子印迹聚合物。他们的研究结果表明，该磁性Fe3O4OSiO2IgCS离子印迹聚合物对Cd( II )离子具有特异性吸附，理论最大吸附容量为34.12 mg/g (303.5 μ mol/g),用于水溶液中Cd( II )的分离，回收率在98%以上。但这种以表面包覆SiO2的纳米磁性Fe3O4离子印迹聚合物制备方法相对复杂，所得的印迹聚合物材料形状为块状，加上采用单模板离子进行印迹，印迹位点较少，限制了其吸附容量的进一步提高。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有对Pb2+、Cd2+吸附技术的吸附容量低、选择性不高、制备方法复杂等缺点，提供一种新型的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球。本专利技术所述的一种螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球，是通过以下步骤来制备的:(I)在三口烧瓶中依次加入f 5 g干燥的螺旋藻粉、5 mL三乙胺和40 mL丙酮，通氮气，搅拌，缓慢滴加15 40 mL丙烯酰氯溶液，冰浴反应Γ8小时，20-30°C反应I (Tl 4小时；将反应液转移到旋转蒸发仪上减压蒸馏除去丙酮，过滤；(2)将上述0.2^0.5 g改性的螺旋藻和乙烯基吡啶作为双单体，0.Γ2.0 mmol Pb (NO3)2和Cd(NO3)2作为双模板，溶于20 mL水中，超声2分钟，然后加入Fe3O4和分散剂，搅拌均匀，得到内水相；(3)将f 4 g乳化剂、1飞mL交联剂溶于5 10 mL甲苯中，搅拌均匀得到油相；(4)将上述内水相滴加入到油相混合液中，乳化5 10分钟，形成油包水型(W/0)反相乳液；(5)在队环境下，将上述制备的W/0乳液边搅拌边滴加入到含5(T200 mL水溶液、0.Γ0.3 g表面活性剂、0.Γθ.4 g引发剂的外水相中乳化得到水包油包水(W/0/W)的双重乳液；然后恒温5(Tl00°C聚合1(Γ24小时，得到Pb2+、Cd2+印迹聚合物微球；(6)将聚合物在4(Tl00°C烘干，用0.1 mo I/L HCL溶液索氏萃取至洗脱液检测不到Pb2+、Cd2+，用去离子水反复冲洗至中性，沉降，真空干燥，得到螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+印迹聚合物微球。 根据本专利技术所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球的进一步特征，所述步骤(I)和(5)中，所述搅拌是采用磁力搅拌，转速为30(T500 r/min。根据本专利技术所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球的进一步特征，所述步骤(2)中，改性的螺旋藻单体和乙烯基吡啶单体的质量比为1:1 ;Pb (NO3)2和Cd(NO3)2双模板与乙烯基吡啶单体的摩尔比为1:4 ;水相中Fe3O4的质量分数为1% ;水相中分散剂的质量分数为2.5%。根据本专利技术所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球的进一步特征，所述步骤(3)中，油相中乳化剂的质量分数为15.4%;交联剂与甲苯的体积比为1:3 1:4。根据本专利技术所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球的进一步特征，所述乳化剂是由斯盘80与吐温80按1:2 1:5的比例混合而成。根据本专利技术所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球的进一步特征，所述步骤(3)中，交联剂选自:聚乙二醇二丙烯酸酯、三甲醇基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRM)、3，5- 二丙烯酰胺苯甲酸、N, N’ -亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、N, N’-1,4-苯基双丙烯酰胺、甲季戊四醇三丙烯酸酯(PETAR)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETER)。根据本专利技术所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球的进一步特征，所述步骤(4)中，所述乳化是采用超声乳化。根据本专利技术所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球的进一步特征，所述步骤(4)中，表面活性剂选自:斯盘80、吐温80、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠。根据本专利技术所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球的进一步特征，所述步骤(5)中，引发剂选自:过硫酸钾，过硫酸铵，过硫酸盐-四甲基亚乙二胺，偶氮二异丁腈。根据本专利技术所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球的进一步特征，所述步骤(6)中，0.1 mol/LHCL溶液是采用甲醇和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球，其特征在于，所述多孔聚合物微球是通过以下步骤来制备的：（1）在三口烧瓶中依次加入1~5?g干燥的螺旋藻粉、5?mL三乙胺和40?mL丙酮，通氮气，搅拌，缓慢滴加15~40?mL丙烯酰氯溶液，冰浴反应4~8小时，20?30℃反应10~14小时；将反应液转移到旋转蒸发仪上减压蒸馏除去丙酮，过滤；（2）将上述0.2~0.5?g改性的螺旋藻和乙烯基吡啶作为双单体，0.1~2.0?mmol?Pb(NO3)2和Cd(NO3)2作为双模板，溶于20?mL水中，超声2?分钟，然后加入Fe3O4和分散剂，搅拌均匀，得到内水相；（3）将1~4?g乳化剂、1~5?mL交联剂溶于5~10?mL甲苯中，搅拌均匀得到油相；（4）将上述内水相滴加入到油相混合液中，乳化5~10?分钟，形成油包水型（W/O）反相乳液；（5）在N2?环境下，将上述制备的W/O乳液边搅拌边滴加入到含50~200?mL水溶液、0.1~0.3?g表面活性剂、0.1~0.4?g引发剂的外水相中乳化得到水包油包水（W/O/W）的双重乳液；然后恒温50~100℃聚合10~24小时，得到Pb2+、Cd2+印迹聚合物微球；（6）将聚合物在40~100℃烘干，用0.1?mol/L?HCL溶液索氏萃取至洗脱液检测不到Pb2+、Cd2+，用去离子水反复冲洗至中性，沉降，真空干燥，得到螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+印迹聚合物微球。...
【技术特征摘要】
1.一种螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球，其特征在于，所述多孔聚合物微球是通过以下步骤来制备的: (1)在三口烧瓶中依次加入广5g干燥的螺旋藻粉、5 mL三乙胺和40 mL丙酮，通氮气，搅拌，缓慢滴加15 40 mL丙烯酰氯溶液，冰浴反应Γ8小时，20-30°C反应1(Γ 4小时；将反应液转移到旋转蒸发仪上减压蒸馏除去丙酮，过滤； (2)将上述0.2 0.5 g改性的螺旋藻和乙烯基吡啶作为双单体，0.Γ2.0 mmol Pb (NO3)2和Cd (NO3) 2作为双模板，溶于20 mL水中，超声2分钟，然后加入Fe3O4和分散剂，搅拌均匀，得到内水相； (3)将广4g乳化剂、广5 mL交联剂溶于5 10 mL甲苯中，搅拌均匀得到油相； (4)将上述内水相滴加入到油相混合液中，乳化5 10分钟，形成油包水型(W/0)反相乳液； (5)在队环境下，将上 述制备的W/0乳液边搅拌边滴加入到含5(T200mL水溶液、·0.Γ0.3 g表面活性剂、0.Γ0.4 g引发剂的外水相中乳化得到水包油包水(W/0/W)的双重乳液；然后恒温5(Tl00°C聚合10 24小时，得到Pb2+、Cd2+印迹聚合物微球； (6)将聚合物在4(Tl00°C烘干，用0.1 mo I/L HCL溶液索氏萃取至洗脱液检测不到Pb2+、Cd2+，用去离子水反复冲洗至中性，沉降，真空干燥，得到螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+印迹聚合物微球。2.根据权利要求1所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球，其特征在于:所述步骤(I)和(5)中，所述搅拌是采用磁力搅拌，转速为30(T500 r/min。3.根据权利要求1所述的螺旋藻磁性多孔Pb2+、Cd2+双模板印迹聚合物微球，其特征在于:所述步骤(2)中，改性的螺旋藻单体和...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦寿莲，汪洪武，刘永，邵明栋，
申请(专利权)人：肇庆学院，
类型：发明
国别省市：
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