一種鍶離子表面印跡聚合物包覆硅膠微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鍶離子表面印跡聚合物包覆硅膠微球的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著分析技術(shù)的改進和創(chuàng)新、高精度同位素測試方法完善和更新，鍶及其 同位素作為一種有效反映沉積環(huán)境及指示物源區(qū)性質(zhì)的示蹤劑，在化學(xué)、生物以及地質(zhì)過 程中不會發(fā)生分餾，被廣泛應(yīng)用于在考古學(xué)、地層地質(zhì)學(xué)、水巖作用等領(lǐng)域的研宄中。這些 應(yīng)用對高精度鍶同位素測定結(jié)果提出更高的要求，由于環(huán)境水體和地質(zhì)樣品中，鈣、鋇、鎂 等同族元素與鍶具有相似的化學(xué)性質(zhì)，使其在鍶的分離過程中容易一起分離出來，其他的 干擾元素如Rb、K等元素也會影響鍶的分離，因此鍶的分離程度成為提高不同樣品中鍶及 其同位素測試技術(shù)的關(guān)鍵。
[0003] 表面離子印跡聚合物作為一種新型的高分子功能材料，已經(jīng)在金屬離子的分離及 回收研宄中表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。以硅膠為載體的表面印跡聚合物具有大小和形狀可控、機械 穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較好，易洗脫、循環(huán)再生快等優(yōu)點，表面網(wǎng)格內(nèi)具有大量印跡位點，對模 板分子吸附容易、快速，使其成為一種便利而有效的識別分離工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種鍶離子表面印跡聚合物包覆硅膠微球的制備方法，以獲 得一種具有較高識別能力和選擇性分離和富集水溶液中痕量和微量鍶離子的表面印跡聚 合物。
[0005] 本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下： 一種鍶離子表面印跡聚合物包覆硅膠微球的制備方法，包括如下步驟： (1) 硅膠微球用酸浸泡10~12小時后，洗滌，得到活化的硅膠微球； (2) 將活化的硅膠微球與γ-(甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷混合，氮氣保護下， 于50~60 °C反應(yīng)20~30小時后，洗滌，得到改性的硅膠微球； (3) 將鍶鹽、甲基丙烯酸和2-(烯丙氧基甲基）-18-冠-6-醚加入到醇溶劑中，室溫下 攪拌過夜，然后加入改性的硅膠微球、二甲基丙烯酸乙二醇酯和偶氮二異丁腈，50~60°C 氮氣保護下反應(yīng)20~30小時，反應(yīng)后過濾，洗絳，得到鎖離子表面印跡聚合物包覆的硅膠 微球。
[0006] 進一步，所述酸為硝酸、鹽酸或硫酸。
[0007] 進一步，所述鍶鹽為氯化鍶和/或硝酸鍶。
[0008] 進一步，步驟（2)中，活化的硅膠微球與γ-(甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅 烷的質(zhì)量比為1 :(1~5)。
[0009] 進一步，步驟（3沖，2-(烯丙氧基甲基）-18-冠-6-醚、甲基丙烯酸和鍶鹽的摩爾 比為 1 :(0· 8 ~L 2) :(0· 5 ~2)。
[0010] 進一步，步驟（3)中，2-(烯丙氧基甲基）-18-冠-6-醚與二甲基丙烯酸乙二醇酯、 偶氮二異丁腈的摩爾比為I :(8~12) :(1~3)。
[0011] 進一步，所述2-(烯丙氧基甲基）-18-冠-6-醚與改性的硅膠微球的質(zhì)量比為 (20 ~40) :1。
[0012] 依上述方法制得的鍶離子表面印跡聚合物包覆的硅膠微球。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：（1)硅膠表面接枝使得鍶離子的空穴存在 于聚合物的表面，提高鍶離子吸附和洗脫的效率；（2)對鍶離子具有高的吸附容量和熱穩(wěn) 定性，可用于鍶離子的分離和富集。
[0014] 附圖表說明 圖1為鍶離子表面印跡聚合物包覆的硅膠微球的掃描電鏡圖； 圖2為鍶離子表面印跡聚合物包覆的硅膠微球在不同pH條件下的吸附容量圖； 圖3為鍶離子表面印跡聚合物包覆的硅膠微球在不同溫度下的吸附容量圖； 圖4為鍶離子表面印跡聚合物包覆的硅膠微球的吸附動力學(xué)曲線。
【具體實施方式】
[0015] 以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0016] 實施例1 硅膠微球的活化 首先稱取10 g硅膠微球(粒度為200-300目）置于250mL具塞錐形瓶中，然后加入100 mL 50wt%硝酸，浸泡10小時，然后用去離子水反復(fù)抽濾洗滌硅膠微球，直至洗出液呈中性， 然后分別用30 mL丙酮和50mL無水乙醇各洗滌兩次，于110°C下干燥10小時，得到活化的 硅膠微球。
[0017] 硅膠微球的表面改性 稱取2 g活化硅膠微球加入到30 mL甲醇中超聲分散，然后向其中加入10 g γ-(甲 基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（ΚΗ-570)，在氮氣氛圍中于50°C溫度下反應(yīng)24小時，抽 濾，得到的硅膠微球分別用50 mL甲苯和50 mL無水乙醇各洗滌2~3遍，分離后的產(chǎn)物在 ll〇°C溫度下真空干燥6 h，得到改性的硅膠微球。
[0018] 表面印跡聚合物的制備 將0.1 mol Sr(N03)2、0.1 mol甲基丙稀酸和0.1 mol 2_(稀丙氧基甲基）-18-冠-6-醚 加入到甲醇中，室溫下攪拌過夜，然后將I g改性硅膠微球、1.0 mol二甲基丙烯酸乙二醇酯 (EGDM)和0.2 mol偶氮二異丁腈（AIBN)加入，氮氣保護下于55°C攪拌反應(yīng)24小時。產(chǎn) 物經(jīng)過濾、甲醇洗滌后，再用酸洗脫模板Sr2+離子，直至洗脫液中檢測不出Sr2+離子為止，即 得到鍶離子表面印跡聚合物包覆的硅膠微球，其掃描電鏡圖如圖1所示。
[0019] 鍶離子表面印跡聚合物包覆的硅膠微球在不同pH條件下的吸附容量圖如圖2所 示，其在pH=7時對鍶離子具有最高的吸附容量（0. 42mmol/g)。
[0020] 由圖3可以看出，吸附容量受溫度的影響較小，具有良好的熱穩(wěn)定性，圖4的吸附 動力學(xué)曲線表示，在IOmin以后即已達到吸附穩(wěn)定。
[0021] 表1共存離子對Sr ( II )吸附的影響
經(jīng)測定，在所述共存離子濃度下，共存離子對鍶離子的吸附無影響。
[0022] 實施例2 硅膠微球的活化 首先稱取10 g硅膠微球(粒度為200-300目）置于250mL具塞錐形瓶中，然后加入100 mL 30wt%鹽酸，浸泡12小時，然后用去離子水反復(fù)抽濾洗滌硅膠微球，直至洗出液呈中性， 然后分別用30 mL丙酮和50mL無水乙醇各洗滌兩次，于110°C下干燥10小時，得到活化的 硅膠微球。
[0023] 硅膠微球的表面改性 稱取2 g活化硅膠微球加入到30 mL甲醇中超聲分散，然后向其中加入2 g γ-(甲 基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（ΚΗ-570)，在氮氣氛圍中于55°C溫度下反應(yīng)20小時，抽 濾，得到的硅膠微球分別用50 mL甲苯和50 mL無水乙醇各洗滌2~3遍，分離后的產(chǎn)物在 ll〇°C溫度下真空干燥6 h，得到改性的硅膠微球。
[0024] 表面印跡聚合物的制備 將0.15 mol SrCl2、0. 12 mol甲基丙稀酸和0.1 mol 2_(稀丙氧基甲基）-18-冠-6-醚 加入到甲醇中，室溫下攪拌過夜，然后將I g改性硅膠微球、1.2 mol二甲基丙烯酸乙二醇酯 和0.3 mol偶氮二異丁腈加入，氮氣保護下于50°C攪拌反應(yīng)30小時。產(chǎn)物經(jīng)過濾、甲醇洗 滌后，再用酸洗脫模板Sr2+離子，直至洗脫液中檢測不出Sr 2+離子為止，即得到鍶離子表面 印跡聚合物包括的硅膠微球。
[0025] 實施例3 硅膠微球的活化 首先稱取10 g硅膠微球(粒度為200-300目）置于250mL具塞錐形瓶中，然后加入100 mL 50wt%硫酸，浸泡11小時，然后用去離子水反復(fù)抽濾洗滌硅膠微球，直至洗出液呈中性， 然后分別用30 mL丙酮和50mL無水乙醇各洗滌兩次，于110°C下干燥10小時，得到活化的 硅膠微球。
[0026] 硅膠微球的表面改性 稱取2 g活化硅膠微球加入到30 mL甲醇中超聲分散，然后向其中加入8 g γ-(甲 基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（ΚΗ-570)，在氮氣氛圍中于60°C溫度下反應(yīng)24小時，抽 濾，得到的硅膠微球分別用50 mL甲苯和50 mL無水乙醇各洗滌2~3遍，分離后的產(chǎn)物在 ll〇°C溫度下真空干燥6 h，得到改性的硅膠微球。
[0027] 表面印跡聚合物的制備 將0.05 mol SrCl2、0. 08 mol甲基丙稀酸和0.1 mol 2_(稀丙氧基甲基）-18-冠-6-醚 加入到甲醇中，室溫下攪拌過夜，然后將I. 5g改性硅膠微球、0. 8 mol二甲基丙烯酸乙二醇 酯和0.1 mol偶氮二異丁腈加入，氮氣保護下于60°C攪拌反應(yīng)20小時。產(chǎn)物經(jīng)過濾、甲醇 洗滌后，再用酸洗脫模板Sr2+離子，直至洗脫液中檢測不出Sr 2+離子為止，即得到鍶離子表 面印跡聚合物包括的硅膠微球。
【主權(quán)項】
1. 一種鍶離子表面印跡聚合物包覆硅膠微球的制備方法，包括如下步驟： (1) 硅膠微球用酸浸泡10~12小時后，洗滌，得到活化的硅膠微球； (2) 將活化的硅膠微球與Y-(甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷混合，氮氣保護下， 于50~60 °C反應(yīng)20~30小時后，洗滌，得到改性的硅膠微球； (3) 將鍶鹽、甲基丙烯酸和2-(烯丙氧基甲基）-18-冠-6-醚加入到醇溶劑中，室溫下 攪拌過夜，然后加入改性的硅膠微球、二甲基丙烯酸乙二醇酯和偶氮二異丁腈，50~60°C 氮氣保護下反應(yīng)20~30小時，反應(yīng)后過濾，洗絳，得到鎖離子表面印跡聚合物包覆的硅膠 微球。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述酸為硝酸、鹽酸或硫酸。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鍶鹽為氯化鍶和/或硝酸鍶。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（2)中，活化的硅膠微球與 Y-(甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比為1 :(1~5)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3)中，2-(烯丙氧基甲 基）-18-冠-6-醚、甲基丙烯酸和鍶鹽的摩爾比為I :(0.8~1.2) :(0.5~2)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（3)中，2-(烯丙氧基甲 基）-18-冠-6-醚與二甲基丙烯酸乙二醇酯、偶氮二異丁腈的摩爾比為1 : (8~12):(1~ 3)〇7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述2-(烯丙氧基甲 基）-18-冠-6-醚與改性的硅膠微球的質(zhì)量比為（20~40) :1。8. 依權(quán)利要求1-7任一所述方法制得的鍶離子表面印跡聚合物包覆的硅膠微球。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鍶離子表面印跡聚合物包覆硅膠微球的制備方法，包括如下步驟：（1）硅膠微球用酸浸泡10～12小時后，洗滌，得到活化的硅膠微球；（2）將活化的硅膠微球與γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷混合，氮氣保護下，于50～60℃反應(yīng)20～30小時后，洗滌，得到改性的硅膠微球；（3）將鍶鹽、甲基丙烯酸和2-(烯丙氧基甲基)-18-冠-6-醚加入到醇溶劑中，室溫下攪拌過夜，然后加入改性的硅膠微球、二甲基丙烯酸乙二醇酯和偶氮二異丁腈，50～60℃氮氣保護下反應(yīng)20～30小時，反應(yīng)后過濾，洗滌，得到的鍶離子表面印跡聚合物包覆的硅膠微球?qū)︽J離子具有高的吸附容量和熱穩(wěn)定性，可用于鍶離子的分離和富集。
【IPC分類】C08F292/00, B01J20/30, C08F222/14, B01J20/26, C08F220/06, C08F216/14
【公開號】CN104974317
【申請?zhí)枴緾N201510390500
【發(fā)明人】孫愛德
【申請人】臨沂大學(xué)
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年7月6日