[发明专利]一种对血液中重金属离子高清除的硫基修饰MOF膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种对血液中重金属离子高清除的硫基修饰MOF膜及其制备方法，属于MOF膜技术领域。该硫基修饰MOF膜结构式如式Ⅰ、式Ⅱ或式Ⅲ所示，本发明还提供一种对血液中重金属离子高清除的硫基修饰MOF膜的制备方法，该方法先制备巯基修饰MOF材料或溴取代巯基修饰的MOF材料；将巯基修饰MOF材料或溴取代巯基修饰的MOF材料中的巯基进行保护，得到巯基保护的MOF；然后将巯基保护的MOF和格式试剂反应，得到带双键的MOF材料；最后将带双键的MOF材料通过预辐射或共辐照方法接枝在高分子基底材料表面，得到硫基修饰MOF膜。本发明的硫基修饰MOF膜在血液中对Cu²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、As³⁺等金属离子具有高清除性能且原位捕捉的特点。

技术领域

本发明属于MOF膜技术领域，具体涉及一种对血液中重金属离子高清除的硫基修饰MOF膜及其制备方法。

背景技术

中国的重金属污染形势已经非常严峻。根据2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％。其中，镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。这些有害物质能够渗入土壤，而后通过食物链到达人体内，对人体造成危害。来自环保部的数据显示，2009年重金属污染事件致使4035人血铅超标、182人镉超标，引发32起群体性事件；2010年共发生14起重金属污染事件，其中9起是血铅事件；2011年仅1-8月就发生了9起血铅事件。

目前，用于重金属中毒的常规治疗一般有催吐、洗胃、利尿、导泻等，也可选择活性炭吸附治疗；使用金属络合剂药物来清除，如D-青霉胺、抗路易士药剂(BAL)、二巯基丁二酸(DMSA)、二巯丙磺酸钠(DMPS)、EDTA、普鲁士蓝等；以及血液渗析、血液灌流等方法。但这些方法都存在选择性差、副作用大等缺点。并且金属络合剂会在人体内产生沉淀，难以排出。相比较而言，吸附法具有明显优势，不会有沉积，造成二次污染。但传统的吸附剂(主要有硅藻土、焦炭、活性炭、纤维素、树脂以及沸石等)普遍存在吸附容量较低、无选择性或再生困难等问题。

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一种新型纳米多孔材料，具有种类多样性、结构可设计性与可调控性、高比表面积及良好的热稳定性等优点，已成为当前化学、材料学科的一个研究热点，在多个领域显示出潜在的应用前景，尤其是在分离方面。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的清除血液重金属离子的方法清除效率低、选择性差、难以排出的问题，而提供一种对血液中重金属离子高清除的硫基修饰MOF膜及其制备方法。

本发明首先提供一种对血液中重金属离子高清除的硫基修饰MOF膜，结构式如式Ⅰ、式Ⅱ或式Ⅲ所示：

式Ⅰ、式Ⅱ或式Ⅲ中，R为Zr或Fe，代表高分子基底材料。

本发明还提供一种对血液中重金属离子高清除的硫基修饰MOF膜结构式为式Ⅰ、式Ⅱ或式Ⅲ的制备方法，包括：

步骤一：制备巯基修饰MOF材料或溴取代巯基修饰的MOF材料；

步骤二：将步骤一制备得到的巯基修饰MOF材料或溴取代巯基修饰的MOF材料中的巯基进行保护，得到巯基保护的MOF；

步骤三：将步骤二得到的巯基保护的MOF和格式试剂反应，得到带双键的MOF材料；

步骤四：将步骤三得到的带双键的MOF材料通过预辐射或共辐照方法接枝在高分子基底材料表面，得到硫基修饰MOF膜。