铜离子印迹材料的制备及应用

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铜作为一种常见的重金属,经常被应用于电池制造、金属镀层、冶金以及化学工业等领域,但因此而导致的铜污染也是十分严重的。水中的铜污染主要是来源于企业的废水排放,含重金属铜的污染水对动植物及人体的神经系统伤害极大,因此制备有效的富集和移除铜离子的材料迫在眉睫。在众多材料中,以离子印迹技术制备的铜离子印迹吸附材料,除了能有效移除铜离子以外,还具有特异性识别和选择性吸附的特性。用本体聚合的方法制备了四种不同阴离子模板的铜离子印迹聚合物(Cu(Ⅱ)-ⅡPs)。选取甲醇为溶剂,在二甲基丙烯酸乙二醇酯交联下,由引发剂热引发聚合。为了提高聚合物的吸附量和选择性,加入含氮多齿配体二苯基碳酰二肼,其引入的大量氮原子与铜离子螯合而形成更多特异性结合位点。甲基丙烯酸被选为功能单体。质子化作用使得制备的Cu(Ⅱ)-ⅡPs对铜的吸附量受溶液pH影响显著;提高浓度通过增大传质推动力能明显提高Cu(Ⅱ)-ⅡPs的吸附能力,最大吸附量可达59.Omg·g-1。实验证明,模板中的阴离子参与Cu(Ⅱ)-ⅡPs的聚合过程,影响CU(Ⅱ)-ⅡPs空穴的形成,阴离子同样参与并影响吸附过程。此外,合成的四种Cu(Ⅱ)-ⅡPs均能在10min内就能达到吸附平衡,并且此材料可重复利用、可再生。为了实现吸附材料与溶液的快速分离,并且使制备条件更简易,以层层自组装技术制备了铜离子印迹复合膜。选取聚醚砜为基膜,经接枝带电,用阴离子聚电解质聚丙烯酸和阳离子聚电解质壳聚糖组装后,在二叠氮二苯乙烯二磺酸钠交联、乙酸洗脱后制得铜离子印迹复合膜。其对铜离子的吸附量最高可达到48.Omg·g-1。动力学研究证明了其为化学吸附过程。在经过6次的吸附解吸后,吸附量没有明显降低;在竞争离子Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)存干扰情况下,仍然具有较好的选择性。
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