[发明专利]一种复合铬离子印迹水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种制备复合铬离子印迹水凝胶的制备方法。制备包括如下步骤：1)SiO₂中空微球的制备；2)石墨烯接枝聚丙烯酰胺的制备；3)壳聚糖接枝聚丙烯酰胺的制备；4)复合铬离子印迹水凝胶的制备；利用SiO₂中空微球和石墨烯具有孔隙率高、大比表面积等优点，将具有重金属螯合功能的丙烯酰胺接枝到石墨烯和壳聚糖上，并负载到SiO₂中空微球上，利用离子印迹技术在微球和石墨烯上引入铬离子识别位点，在保留多孔微球和石墨烯优点的基础上，赋予其对铬离子高选择性分离的能力。

技术领域

本发明涉及一种复合铬离子印迹水凝胶的制备方法，属于多孔吸附材料技术领域。

背景技术

水环境中铬的污染主要来源于工业废水的排放，包括电镀厂、皮革厂、染料厂和印刷厂等。目前环境中存在的铬离子主要包括六价铬(Cr⁶⁺)和三价铬(Cr³⁺)，然而六价铬的毒性远远高于三价铬。六价铬对人体的消化道、呼吸道、皮肤和粘膜都有危害。更甚者铬有致癌作用，铬致癌的部位主要是肺。如何除去废水中的Cr⁶⁺离子，成为急需解决的问题。目前主要通过吸附法、沉淀法、膜分离法、化学氧化/还原法和反渗透法等除去废水中的重金属离子。相比于其他方法，吸附法是简单有效去除重金属离子而不会引起二次污染的方法。

分子印迹是一种对目标分子尺寸进行记忆而制备出具有特异性识别能力和高选择性聚合物的方法。离子印迹是分子印迹的一个重要分子。离子印迹技术，以不同的金属离子为模板，通过与高分子配位形成螯合金属交联聚合物，除去模板后得到离子印迹高分子材料。以金属离子为模板制得的离子印迹聚合物内部分布有模板分子的印迹孔穴，这些孔穴与模板离子的尺寸大小、空间结构、结合位点分布等方面高度匹配，因而对模板离子具有特意的识别能力，赋予对重金属离子选择性分离能力。目前已通过离子印迹技术制备了Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Ag⁺、Ni²⁺和Hg⁺等离子印迹聚合物。因此如何提高离子印迹聚合物的吸附容量及选择性吸附能力成为研究的热点。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种复合铬离子印迹水凝胶的制备方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种复合铬离子印迹水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：

S1、利用聚碳酸酯微球制备SiO₂中空微球；

S2、分别制备巯基化石墨烯和炔基官能化聚丙烯酰胺，然后利用所述巯基化石墨烯和炔基官能化聚丙烯酰胺制备石墨烯接枝聚丙烯酰胺；

S3、制备壳聚糖接枝聚丙烯酰胺；

S4、将所述壳聚糖接枝聚丙烯酰胺溶解在蒸馏水中，加入重铬酸钾，混合均匀后，加入所述SiO₂中空微球和石墨烯接枝聚丙烯酰胺，分散均匀后，50～60℃下反应，将产物在戊二醛和硫脲混合水溶液中，于60～70℃进行交联反应，最后洗涤，除去模板铬离子，得到所述复合铬离子印迹水凝胶。

作为优选方案，所述SiO₂中空微球的制备方法为：

将聚碳酸酯溶解于四氢呋喃中，加入甘油，均质成乳液，将所述乳液在一定温度下进行淬火，经过洗涤和干燥，得到聚碳酸酯微球；

将乙醇、蒸馏水、硅酸钠、聚乙二醇和十六烷基三甲基溴化铵混匀后，加入所述聚碳酸酯微球，搅拌形成混合液，加入氯化铵水溶液，反应经过洗涤、抽滤、烘干和煅烧，得到所述SiO₂中空微球。