一種脲基功能化鎘離子表面印跡吸附劑的制備方法及用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境功能材料領(lǐng)域，尤其涉及一種脲基功能化鎘離子表面印跡吸附劑的制備方法及用途。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬污染受到世界的廣泛關(guān)注，重金屬污染的治理也是世界性的難題。2011年初，《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》通過國務(wù)院的審核與批復(fù)，將重金屬污染的防治首次納入國家的規(guī)劃中。
[0003]鎘位居五大劇毒重金屬之一，它被人體吸收后主要儲存積蓄在腎臟內(nèi)，它不僅可以使人的泌尿系統(tǒng)發(fā)生病變引起腎臟功能衰退，還可以取代骨骼中的鈣而積蓄在人體骨骼中嚴重的軟化骨骼使其容易折斷并伴有全身的骨痛癥狀。
[0004]吸附法處理重金屬Cd(II)效果好、操作簡單，印跡聚合物作為吸附劑因其高的預(yù)定識別性和選擇性得到廣泛的研究。離子印跡聚合物的合成是以陰陽離子為模板，通過靜電、配位等作用與功能單體結(jié)合，并保留了分子印跡聚合物的預(yù)知性、特異識別性和廣泛適用性等優(yōu)點。離子印跡聚合物中預(yù)留的印跡空穴可作用點能夠從復(fù)雜基質(zhì)中篩選出模板離子，預(yù)留下的印跡空穴的空間形狀與模板離子的空間立體結(jié)構(gòu)的匹配程度是印跡聚合物對模板離子選擇的關(guān)鍵。
[0005]用傳統(tǒng)的方法制備出來的離子印跡聚合物存在很多缺點，如模板，單體，交聯(lián)劑發(fā)生聚合后許多模板會被包裹在內(nèi)部而不能被去除，孔穴率較低，其最大吸附量被減小，結(jié)合性能不高。表面離子印跡技術(shù)在近年來發(fā)展較快，這種方法不僅可以克服這些缺點，而且吸附過程中的擴散阻力減小，傳質(zhì)速度加快，孔隙位于聚合物的表面，有利于吸附的進行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種熱穩(wěn)定性好、應(yīng)用范圍廣、吸附容量高、選擇性高的吸附劑的制備方法，該方法制備過程簡單、成本低廉且合成的條件易于控制，相應(yīng)的提供了該吸附劑的應(yīng)用。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，第一方面本發(fā)明提供了一種脲基功能化鎘離子表面印跡吸附劑的制備方法，該制備方法包括以下步驟:
[0008]將I?5g無機鎘鹽和有機溶劑加入到三口燒瓶中，20 °C?80 °C水浴攪拌處理20min ?60min ；
[0009]加入偶聯(lián)劑，攪拌處理，得到預(yù)組裝體；
[0010]將2?15g硅膠加入到所述預(yù)組裝體中，攪拌處理12h?48h ；
[0011]加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，攪拌處理2h?12h ;
[0012]分別用乙醇溶液和二次蒸餾水洗滌；
[0013]加入濃度為2mol/L?8mol/L的酸溶液，于25°C?45°C條件下振蕩處理2h?8h，真空抽濾得到沉淀物；
[0014]將所述沉淀物用二次蒸餾水反復(fù)洗滌至濾液pH為6?7 ;
[0015]將洗滌后的沉淀物放置于真空干燥箱中，于50°C?70°C條件下干燥處理2h?24h，得到脲基功能化鎘離子表面印跡吸附劑。
[0016]優(yōu)選地，所述硅膠是經(jīng)過酸活化處理的硅膠，具體為:
[0017]將100?200目I?50g娃膠和6mL?300mL濃度為2mol/L?8mol/L的酸溶液加入到三口燒瓶中；
[0018]將所述三口燒瓶置于恒溫水浴鍋中，于50°C?100°C條件下攪拌處理6h?12h ;
[0019]真空抽濾得到沉淀物；
[0020]將所述沉淀物用二次蒸餾水反復(fù)洗滌至濾液pH為6?7 ;
[0021]將洗滌后的沉淀物放入真空干燥箱中于50°C?100°C條件下干燥處理Sh?48h，得到酸活化的硅膠；
[0022]其中，無機鎘鹽與偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為1:2。
[0023]優(yōu)選地，所述無機鎘鹽為氯化鎘、硝酸鎘或硫酸鎘。
[0024]優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為γ-脲基丙基三甲氧基硅烷和γ-脲基丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種。
[0025]優(yōu)選地，所述有機溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、異丁醇、正戊醇、仲戊醇、特戊醇、異戊醇、正己醇和環(huán)己醇中的一種或多種。
[0026]優(yōu)選地，所述交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯、環(huán)氧氯丙烷、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺、4-咪唑丙烯酸乙酯、亞甲基丁二酸、二乙烯基苯和二異氰酸酯中的一種或多種，且所述交聯(lián)劑的量占總質(zhì)量的3%?15%。
[0027]優(yōu)選地，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯、過硫酸銨和過硫酸鉀中的一種或多種；且所述引發(fā)劑的量占總質(zhì)量的0.1%?2%。
[0028]優(yōu)選地，所述酸溶液為鹽酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液和磷酸中的一種。
[0029]實現(xiàn)上述目的，第二方面本發(fā)明提供了一種如第一方面所述的吸附劑的用途，所述吸附劑用于選擇性分離鎘和/或降解鎘污染物。
[0030]優(yōu)選地，所述吸附劑用于選擇性分離鎘和/或降解鎘污染物，包括以下步驟:
[0031 ] 將鉻污染溶液加入具塞錐形瓶中，調(diào)節(jié)溶液pH值至2?8 ;
[0032]將所述吸附劑加入到所述具塞錐形瓶中；
[0033]然后將所述具塞錐形瓶放置于恒溫水浴鍋中，進行振蕩處理；
[0034]其中，所述振蕩處理的時間為Imin?30min，水浴溫度為20°C?40°C。
[0035]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0036]酸活化硅膠使得硅膠表面有足量的羥基-0H，有利于在硅膠表面進行接枝反應(yīng)，偶聯(lián)劑接枝在娃膠表面形成復(fù)合娃膠材料，復(fù)合材料表面的脲基功能基團會對鎘離子等重金屬離子產(chǎn)生強的螯合作用，有利于溶于中鎘離子的吸附。采用表面印跡技術(shù)制備的鎘離子表面印跡吸附劑印跡空穴分布在表面，模板分布于支撐體表面易于洗脫從而獲得較大的孔隙率，暴露出更多的識別位點，易于模板離子的結(jié)合和洗脫，制備的吸附劑粒子大小可以控制，并具有良好的熱穩(wěn)定性。制備的鎘離子表面印跡吸附劑對鎘離子有特異識別能力，選擇性較高。且制備過程較簡單，合成的條件易控制。用該方法制備的鎘離子表面印跡吸附劑可以很好的去除溶液中的隔離子，去除速度快，在1min內(nèi)就可以到達吸附平衡，且去除方法簡單，易于操作。
【附圖說明】
[0037]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種脲基功能化鎘離子表面印跡吸附劑制備方法的流程示意圖；
[0038]圖2為本發(fā)明實施例提供的硅膠酸化處理的流程示意圖；
[0039]圖3為本發(fā)明實施例pH值對吸附劑溶液中二價鎘離子的影響；
[0040]圖4為本發(fā)明實施例初始濃度對鎘離子吸附的影響
[0041]圖5為本發(fā)明實施例吸附時間和溫度對吸附劑溶液中二價鎘離子的影響；
[0042]圖6為本發(fā)明實施例印跡吸附劑和非印跡吸附劑吸附效果的比較。
【具體實施方式】
[0043]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明，但并不意于限制本發(fā)明的保護范圍。
[0044]本發(fā)明實施例提供了一種脲基功能化鎘離子表面印跡吸附劑的制備方法，附圖1為本發(fā)明實施例提供的一種脲基功能化鎘離子表面印跡吸附劑制備方法的流程示意圖，由圖1所示，該方法包括以下步驟:
[0045]步驟10，將I?5g無機鎘鹽和有機溶劑加入到三口燒瓶中，20 °C?80 °C水浴攪拌處理 20min ?60min ；
[0046]具體地，無機鎘鹽為氯化鎘、硝酸鎘或硫酸鎘；有機溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、異丁醇、正戊醇、仲戊醇、特戊醇、異戊醇、正己醇和環(huán)己醇中的一種或多種。