[发明专利]用于吸附La3+的多巴胺复合纳米纤维亲和膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子吸附分离亲和膜的制备领域，特别涉及一种用于吸附La³⁺的多巴胺复合纳米纤维亲和膜的制备方法。

背景技术

海洋生物贻贝的足腺细胞能分泌出一种超强度的粘液，在海水中能凝固成足丝，紧密附着在基材表面上，这种粘液的主要成分是贻贝粘附蛋白（MAPs），它可以在潮湿的环境中迅速固化，与基材表面形成很强的粘附作用。研究发现MAPs中含有大量的L-多巴和赖氨酸残基，是赋予MAPs特殊粘附功能的关键成分。作为L-多巴的儿茶酚衍生物，多巴胺(Dopamine)(分子式为C₆H₃(OH)₂-CH₂-CH₂-NH₂，英文名为4-(2-aminoethyl)benzene-1,2-diol，中文名为4-(2-乙胺基)苯-1,2-二醇，简称DOPA)结合了L-多巴的邻苯二酚和赖氨酸的氨基功能团，能够很好地模拟MAPs的粘附作用，实现潮湿环境中队基材表面的附着。多巴胺在水溶液条件下能发生氧化聚合，在聚合物、金属、陶瓷、玻璃、木材等固体材料表面形成一层耐水的、超强附着的复合层。这一现象可以用于对疏水型材料进行表面亲水性改性，提高材料的亲水性，为聚合物纳米纤维亲和膜的表面改性提供了一条新的途径。X.L.Li等将疏水的聚砜（PSF）超滤（UF）膜浸入DOPA-Tris-HCl溶液中，在膜表面自然生长了一层自聚的聚多巴胺，从而获得了亲水性非常好的纳滤（NF）膜，并将之应用于NaCl、Na₂SO₄、MgSO₄、MgCl₂、CaCl₂等盐水溶液的过滤（X.L.Li,L.P.Zhu,J.H.Jiang,Y.Zhuan,B.K.Zhu,Y.Y.Xu,Hydrophilic nanofiltration membrane with self-polymerized and strongly-adhered polydopamine as separation layer.Chin.J.Polym.Sci.,2012,30(2):152-163）。多巴胺分子结构中的-OH，-NH₂基团是含f轨道的金属离子的优良配体（电子给与体），可以与金属离子形成配位化合物。N.Farnad等利用在多巴胺水溶液中自聚所得的聚多巴胺纳米颗粒对Cu²⁺进行吸附，测得最大吸附量是34.4mg/g，并在一定条件下脱附（N.Farnad,K.Farhadi,N.H.Voelker,Polydopamine nanoparticles as a new and highly selective biosorbent for the removal of copper(II)ions from aqueous solutions.Water Air and Soil Pollution,2012,223(6):3535-3544）。

稀土金属由于化学性质活泼，其化学活性与碱金属相当，在水介质中易被氧化成离子态，而无法成金属单体。由于稀土金属离子的常见价态为+3，稀土金属离子的4f电子层(Sc除外)中存在大量的空轨道，为富孤对电子的N、O、P等原子提供了很好的空轨道，从而形成稳定的配位化合物。聚多巴胺中含有大量的NH、NH₂、OH等功能基团，这些功能基团的孤电子对可以和稀土金属离子的4f空轨道结合成配位键，从而可以形成结构稳定的配位化合物。