[发明专利]一种荧光响应型吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种荧光响应型吸附剂及其制备方法与应用，属于吸附材料技术领域。本发明的制备方法通过预先对微晶纤维素材料进行氧化处理，利用氧化剂将纤维素原料的Csubgt;2/subgt;、Csubgt;3/subgt;位仲羟基的氧化成醛体系，从而有效放大反应位点数量；同时通过设计对汞离子具有荧光响应的有机小分子探针，并将其与纤维素通过化学改性方法相结合，赋予吸附剂材料对目标物灵敏监测的功能。在此基础上，将氧化纤维素、荧光分子探针和DMF混合回流提取，加入半胱氨酸，混合反应得到所述荧光响应型吸附剂，通过在吸附剂材料体系引入对目标物具有高效富集功能的辅助单元，增大探针分子的灵敏度，从而获取集吸附响应功能于一身的高效多功能型吸附剂。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，尤其涉及一种荧光响应型吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

由于工业的不断发展，各行业排放的废水量也逐年增多，工厂废水中常含有的污染物包括重金属离子等无机污染物以及染料、农药、抗生素等有机污染物。与大多有机污染物相比，重金属在水体中十分稳定，难以生物降解且毒性大，为了控制重金属污染，目前已经开发出了吸附法、化学沉淀法等多种处理方法。其中吸附法是一种操作简便且绿色环保的重金属脱除技术。目前工业中常用的吸附剂有活性炭、分子筛、树脂、硅胶等基材。然而，这类吸附剂虽然可对水体中污染物起到吸附脱除功能，但无法对水体的污染物浓度作出识别；且对目标金属缺乏良好的选择性，导致吸附容量较低。

纤维素在自然界储量丰富，属于可再生资源，且具有良好的生物降解性，同时内部强烈的氢键作用使得其难以溶于多种常见溶剂，这些优势使其成为良好的绿色水相吸附剂基体材料。然而，原始纤维素材料的每个葡萄糖单元中仅有一个伯羟基具有较高的化学活性，导致其改性效果以及改性方法均受限制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种荧光响应型吸附剂及其制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

技术方案之一：

本发明提出了一种荧光响应型吸附剂，所述吸附剂以化学改性的微晶纤维素为基体，以罗丹明发色团为荧光发色基团，以半胱氨酸为汞离子吸附基团；所述化学改性为将C₂、C₃位仲羟基氧化为醛基，本发明的荧光响应型吸附剂可以同时实现水中汞离子的脱除与实时监测。

技术方案之二：

本发明提出了一种所述的荧光响应型吸附剂的制备方法，将微晶纤维素的C₂、C₃位仲羟基氧化为醛基，然后通过席夫碱反应将罗丹明发色团引入氧化纤维素的C₂位醛基，C₃位醛基通过席夫碱反应与双齿配体半胱氨酸结合。

进一步地，具体包括以下步骤：

(1)氧化纤维素的制备

将微晶纤维素分散于去离子水，搅拌均匀后加入氧化剂，在45℃下避光搅拌12h，反应完成后加入乙二醇，以分解过量的氧化剂，离心，用水洗涤固体，45℃干燥，得到所述氧化纤维素；

(2)荧光分子探针的制备

将罗丹明与无水乙醇混合，并加入乙二胺，回流提取，冷却至室温，有沉淀析出，滴加盐酸溶液使固体沉淀溶解，然后再滴加氢氧化钠溶液，有浅粉色沉淀析出，用水洗涤沉淀，在45℃下干燥12h，得到所述荧光分子探针；

(3)荧光响应型吸附剂的制备

将所述氧化纤维素、荧光分子探针和DMF(二甲基甲酰胺)混合，回流提取，加入半胱氨酸，在90℃下搅拌12h得到混合物，将混合物冷却至室温，加入去离子水中，析出红棕色沉淀物，取沉淀洗涤，在45℃下干燥12h，得到所述荧光响应型吸附剂。