[发明专利]一种分离富集全氟辛烷磺酸的磁性分子印迹聚合物及其制备方法

说明书

本发明属于磁性分子印迹聚合物技术领域，具体涉及一种分离富集全氟辛烷磺酸的磁性分子印迹聚合物及其制备方法，所述磁性分子印迹聚合物具有超薄的分子印迹薄膜、快速的吸附动力学、高的吸附选择性和重复使用性，能够有效、快速去除水中的全氟辛烷磺酸。

技术领域

本发明属于磁性分子印迹聚合物技术领域，具体涉及一种分离富集全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate,PFOS)的磁性分子印迹聚合物及其制备方法。

背景技术

近年来，PFOS被广泛使用在工业和消费领域，但进一步研究表明，PFOS对动物及人具有系统性毒性，例如神经毒性、胚胎发育和生殖毒性以及致癌性等。2009年，PFOS被正式列入《斯德哥尔摩公约》的附件B中，该公约限制了全球对PFOS的生产和使用。目前处理PFOS主要的方法包括零价铁还原、超声降解、光催化以及膜分离等，但其需要较高的消费及能量消耗。然而，物理吸附剂包括活性炭、有机膨润土、钛酸纳米管等虽然在一定程度上能有效去除PFOS，但其选择性低、重复利用率低、水处理设备昂贵、耗时等缺点。

分子印迹技术(Molecular imprinting technique,MIP)是以某一特定目标分子为模板，制备对该分子具有特异选择性聚合物的过程，其聚合物表面的结合位点与模板分子在形状、尺寸及空间结构上能很好的匹配，通常被描述为“分子钥匙”的人工“锁”技术，但由于其低传质、低结合能、慢结合动力学、分离困难等缺点，难以实际应用，如文献WaterRes.2008,42:3089～3097，其用壳聚糖合成的PFOS分子印迹，不仅难以分离，且吸附动力学时间长达32h。磁性分离技术是以纳米或微粒级的磁性微粒为载体，在外加磁场的定向控制下，通过吸附、清洗、解吸操作，能够在便于分离的基础上，降低传质阻力、提高吸附选择性，成为本领域研究的热点。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种分离富集全氟辛烷磺酸的磁性分子印迹聚合物，所述聚合物具有超薄的分子印迹薄膜、快速的吸附动力学、高的吸附选择性和重复使用性，能够有效、快速去除水中的全氟辛烷磺酸。

本发明的第二个目的是提供上述分离富集全氟辛烷磺酸的磁性分子印迹聚合物的制备方法。

为实现上述发明目的，提供以下技术方案：

一种分离富集全氟辛烷磺酸的磁性分子印迹聚合物，其特征在于：以Fe₃O₄@SiO₂@CH＝CH₂磁性纳米粒为核，全氟辛烷磺酸分子印迹聚合物为壳，由以下方法制备得到：

步骤(1)将全氟辛烷磺酸和丙烯酰胺按质量比1：5～30的比例加入乙腈中，常温下搅拌12h，形成预组装溶液；

步骤(2)向步骤(1)所得的预组装溶液中依次加入乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁腈和Fe₃O₄@SiO₂@CH＝CH₂，氮气保护下，60℃下搅拌8～30h，分离，除去模板分子，其中，全氟辛烷磺酸、丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁腈和Fe₃O₄@SiO₂@CH＝CH₂的质量比为1：(5～30)：79.3：4.5：(5～20)。

根据本发明所述的磁性分子印迹聚合物，步骤(1)中所述Fe₃O₄@SiO₂@CH＝CH₂由以下方法制备得到：

步骤a将FeCl₃·6H₂O溶解于乙二醇中，形成黄色的透明溶液，依次加入无水醋酸钠和1,6-己二胺，50℃机械搅拌30min，转入高温反应釜在198℃反应6h，磁性分离，超纯水和乙醇洗涤，真空干燥，其中，FeCl₃·6H₂O和无水醋酸钠的质量比为1:2；