本发明专利技术涉及一种特异性吸附汞离子PVA/PEI-T纳米纤维膜的制备方法，包括：（1）将胸腺嘧啶-1-乙酸溶于水中，加入EDC，搅拌2～5h，得溶液，然后加入PEI溶液，搅拌反应，透析、冷冻干燥，得到PEI-T；（2）将PVA水溶液和上述PEI-T，混合，得聚乙烯醇PVA/PEI-T溶液，静电纺丝，戊二醛蒸汽交联，漂洗，真空干燥，即得PVA/PEI-T纳米纤维膜。使用方法：将汞盐的pH缓冲溶液加入PVA/PEI-T纳米纤维膜中，室温条件下进行吸附，取样，测试汞离子浓度变化。该发明专利技术制备过程简单，易于操作，纤维材料水稳定性良好，回收方便，重复利用率高；汞离子具有高度的吸附特异性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于汞离子吸附物质的制备领域，特别涉及一种特异性吸附汞离子PVA/PE1-T纳米纤维膜的制备方法。
技术介绍
近年来，汞污染防治已经日益成为全球关注的环境热点问题。汞具有持久性、易迁移性和高度的生物富集性，毒性很强，环境中任何形式的汞均可在一定条件下转化为剧毒的甲基汞。而甲基汞能够对人体的中枢神经系统造成不可修复的损伤。水银电解法生产烧碱、含汞矿石和金矿的开采冶炼、燃煤、医院、电池厂、电石乙炔法制取氯乙烯、仪器仪表等生产行业或部门在生产或工作过程中都会向环境排放汞污染物。汞被联合国环境规划署列为全球性污染物，是除了温室气体外唯一一种对全球范围产生影响的化学物质，具有跨国污染的属性，已成为全球广泛关注的环境污染物之一。亚洲国家是汞生产和消费大国，同时也是全球汞污染物排放最严重的地区。据统计，中国、日本、菲律宾、印度、哈萨克斯坦是亚洲国家中萊污染最多的国家。针对日益严峻的汞污染问题，一些科学家进行了有益的尝试，开发出各种卓有成效的物理或化学方法来脱除各种水体中的汞元素。如活性炭吸附，离子交换树脂吸附，胶体沉淀浮选，乳剂液膜萃取，和光致还原等等。但是，其中的大多数方法都需要用到很高的能量或大量的化学试剂，于实际应用中仍显现出诸多不足。吸附，尤其是用多孔及高比表面积材料进行吸附可能会是处理汞污染问题中比较高效和低成本的一种途径。活性炭能够吸附水体中的汞离子，但是这种材料的对汞的吸附效率低、且缺乏特异性。静电纺纳米纤维膜有着比表面积大，孔隙率高，机械强度好等优点。在我们之前的工作中曾利用这种纤维膜作为贵金属纳米颗粒的良好载体，既保存了贵金属的高活性，又大大增强了其可回收性和重复利用性。我们可以预见其在其它应用领域一定大有可为。近年来科学家们发现核酸中的胸腺喃唳碱基(Thymine,亦简写为T)能特异性的与Hg2+形成配合物T-Hg-T，一些基于富含T的寡聚脱氧核糖核酸(DNA)的Hg2+探针相继被开发出来，并取得了很好的效果。然而DNA合成成本高，稳定性较差，因此有必要进一步发展高效、稳定、廉价的Hg2+吸附材料和探针。上官棣华等人通过共聚合以及表面接枝聚合的方法合成了直接修饰有T的高分子树脂微球，这些微球能快速吸附水溶液中的Hg2+(Shangguan, D., et al, Talanta2009, 78, 253-258.)。李玉良等人在聚对苯衍生物上接枝胸腺嘧啶并通过其荧光猝灭来特异性检测水溶液中的Hg2+ (Li, Y.，et al, MacromolecularRapid Communications2008, 29, 1588-1592.)。在环境治理中仅检测还远远不够，我们期望接枝胸腺嘧啶的材料能特异性的大量吸附汞离子，实现水体中Hg2+的去除。静电纺丝技术作为 一种方便、低成本的纳米纤维制备技术，可以制备比表面积大、孔隙率高的纳米纤维材料，近年来被广泛应用于传感器、催化剂、过滤材料等领域。聚乙烯亚胺(PEI)是一种高度支化带大量氨基的高分子聚电解质材料，表面可接枝进行功能化，常被用于基因转染载体、自组装高分子和组织工程支架等领域。因此，我们期望以PEI为主体高分子材料的静电纺纳米纤维膜为模版，将胸腺嘧啶接枝其上，试图以这种富含胸腺嘧啶的纤维材料实现对水溶液中汞离子的高度选择性吸附，并使该材料具备一定的重复使用性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种特异性吸附汞离子PVA/PE1-T纳米纤维膜的制备方法，该专利技术制备过程简单，易于操作，所用的聚合物均为环境友好的高分子材料；本专利技术所制备的静电纺纳米纤维中胸腺嘧啶接枝量高，能够牢固的结合汞离子而不至脱附造成再次污染。纤维材料水稳定性良好，回收方便，重复利用率高；本专利技术所制备的PVA/PE1-T纳米纤维膜对水溶液中的汞离子具有高度的吸附特异性，且PEI中大量的氨基提供了多基团接枝的可能性，具备多向特异性功能化的潜力。本专利技术的一种特异性吸附汞离子PVA/PE1-T纳米纤维膜的制备方法，包括:(I)将胸腺嘧啶-1-乙酸溶于40 45°C水中，加入1-(3_ 二甲氨基丙基)_3_乙基碳二亚胺盐酸盐EDC，搅拌2 5h，得溶液，然后加入聚乙烯亚胺PEI溶液，搅拌反应12-24h，反应溶液由无色变为浅黄色，透析、冷冻干燥，得到胸腺嘧啶接枝的聚乙烯亚胺PE1-T，其中胸腺嘧啶-1-乙酸和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC的重量比为1:5 ；(2)将聚乙烯醇PVA水溶液和上述胸腺嘧啶接枝的聚乙烯亚胺PE1-T混合，得聚乙烯醇PVA/PE1-T溶液，静电纺丝，得PVA/PE1-T纳米纤维膜，然后戊二醛蒸汽交联18 20h，漂洗，真空干燥，即得不溶于水的PVA/PE1-T纳米纤维膜，其中聚乙烯醇PVA与PE1-T的质量比为1:1 3:1。所述步骤(I)中胸腺嘧啶-1-乙酸溶液的浓度为0.3mM 4mM。所述步骤(I)中聚乙烯亚胺PEI溶液的浓度为0.25g/mL。 所述步骤(2)中聚乙烯醇PVA/PE1-T溶液的浓度为8 12wt%。所述步骤(2)中静电纺丝工艺参数为流速为0.3 0.4mL/h,电压为18 20KV，接收距离为20 30cm。所述步骤(2)中戊二醛体积百分浓度为25%，体积为20 40ml。所述步骤(2)得到的纳米纤维膜的使用方法:将汞盐的pH缓冲溶液加入PVA/PE1-T纳米纤维膜中，室温条件下进行吸附，以研究其吸附强度、重复利用率和吸附选择性，不同时间取样，测试汞离子浓度变化，其中静电纺纤维膜和汞盐溶液的质量体积比为2:lmg/ml。所述汞盐为硝酸汞,汞离子浓度为20mg/L。所述pH缓冲液为浓度为20mM的KH2P04/Na0H溶液，pH=7。重复利用率测试中，一次吸附实验完毕后，纤维膜再生方法为:纤维膜用30mL浓度IM的HCl溶液浸泡洗涤3min以脱附纤维上的Hg2+，接着用去离子水洗涤3次，最后用20mLKH2P04/Na0H缓冲溶液洗涤一次。检验PVA/PE1-T纤维膜对Hg2+的选择吸附性能，在含有Hg2+的缓冲溶液中，我们加入其他金属离子，包括Cu2+，Zn2+，Ca2+，Cd2+，Mg2+，Co2+，Ba2+，用同样质量的纤维膜进行吸附实验，并用ICP监测溶液中金属离子浓度的变化。使用1H NMR (核磁共振氢谱)、FTIR (傅里叶变换红外光谱)、SEM (扫描电子显微镜)、ICP-AES (电感耦合等离子体原子发射光谱法)表征本专利技术获得的胸腺嘧啶接枝的功能化静电纺纳米纤维膜及其对水溶液中汞离子的特异性吸附，结果分别如下:(I)1H NMR测试结果表明:接枝胸腺嘧啶后的PEI出现了三组新的信号峰，这验证了胸腺嘧啶已成功接枝于PEI。参见附图1。(2) FTIR测试结果表明:接枝Thymine前的PEI在3280CHT1处有强吸收峰，这是PEI上氨基的N-H伸缩振动峰，而同时在1605CI!!—1和 δΟαιΓ1处的吸收峰分别对应于PEI上伯胺N-H的变形振动和摇摆振动，可见PEI的碳链上含有大量的氨基。接枝了胸腺嘧啶后，位于3280CHT1处的伯胺吸收峰却逐渐消失了，这是由于酸胺缩合反应消耗了大量的氨基。而PE1-T位于1675CHT1和1605CHT1处的两组峰则属于酰胺结构的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种特异性吸附汞离子PVA/PEI?T纳米纤维膜的制备方法，包括：（1）将胸腺嘧啶?1?乙酸溶于40～45℃水中，加入1?(3?二甲氨基丙基)?3?乙基碳二亚胺盐酸盐EDC，搅拌2～5h，得溶液，然后加入聚乙烯亚胺PEI溶液，搅拌反应12?24h，透析、冷冻干燥，得到胸腺嘧啶接枝的聚乙烯亚胺PEI?T，其中胸腺嘧啶?1?乙酸和1?(3?二甲氨基丙基)?3?乙基碳二亚胺盐酸盐EDC的重量比为1:5；（2）将聚乙烯醇PVA水溶液和上述胸腺嘧啶接枝的聚乙烯亚胺PEI?T混合，得聚乙烯醇PVA/PEI?T溶液，静电纺丝，得PVA/PEI?T纳米纤维膜，然后戊二醛蒸汽交联18～20h，漂洗，真空干燥，即得不溶于水的PVA/PEI?T纳米纤维膜，其中聚乙烯醇PVA与PEI?T的质量比为1:1～3:1。
【技术特征摘要】
1.一种特异性吸附汞离子PVA/PE1-T纳米纤维膜的制备方法，包括: (1)将胸腺嘧啶-1-乙酸溶于40 45°C水中，加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC，搅拌2 5h，得溶液，然后加入聚乙烯亚胺PEI溶液，搅拌反应12-24h，透析、冷冻干燥，得到胸腺嘧啶接枝的聚乙烯亚胺PE1-T，其中胸腺嘧啶-1-乙酸和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC的重量比为1:5 ; (2)将聚乙烯醇PVA水溶液和上述胸腺嘧啶接枝的聚乙烯亚胺PE1-T混合，得聚乙烯醇PVA/PE1-T溶液，静电纺丝，得PVA/PE1-T纳米纤维膜，然后戊二醛蒸汽交联18 20h，漂洗，真空干燥，即得不溶于水的PVA/PE1-T纳米纤维膜，其中聚乙烯醇PVA与PE1-T的质量比为1:1 3:1。2.根据权利要求1所述的一种特异性吸附汞离子PVA/PE1-T纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中胸腺嘧啶-1-乙酸溶液的浓度为0.3mM 4mM。3.根据权利要求1所述的一种特异性吸附汞离子PVA/PE1-T纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中聚乙烯亚胺PEI溶液的浓度为0.25g/mL。4.根据权利要求1所述的一种特异性吸附汞离子PVA/P...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈明武，黄云鹏，胡登脉，史向阳，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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