一种对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂及其制备方法与流程

本发明涉及金属离子吸附树脂，具体涉及一种对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂及其制备方法。

技术背景

随着社会科技的提高，工业得到高速的发展，但由此而带来的工业废物严重的影响了环境和人们的生活。因此近年来，如何治理此类问题一直是一个严峻的问题。工业污染物中一个重要的类别就是污水，其包括众多有害的重金属,如铜、镍、锌、铅、砷、钯等,当排放到环境中,这些重金属会严重的伤害人类的身体,比如累积毒素,脑损伤,和癌症等。目前，已发展出多种重金属离子去除方法，包括液液萃取(e.carasek,talanta51(2000)173.)、固相萃取(h.bag,a.r.turker,r.coskun,m.sacak,m.yigitoglu,spectrochim.actab55(2000)1101.)、活性炭吸附(l.elci,m.dogan,fresen.j.anal.chem.330(1988)610.)、过滤、化学沉淀、中和、螯合离子交换和生物吸附等[m.devi,m.fingermann,bull.environ.contam.toxicol.55(1995)746，k.brajter,e.dabek-zlotorzynska,separationofmetalionsonamodifiedaluminiumoxide,talanta37(1990)613，b.e.reed,w.lin,m.r.matsumoto,j.n.jensen,physicochemicalprocesses,waterenviron.res.69(1997)444，r.a.beauvais,s.d.alexandratos,react.funct.polym.36(1998)113，b.l.rivas,s.a.pooley,h.a.maturana,s.villegas,macromol.chem.phys.202(2001)443.]。其中固相萃取(solidphaseextraction，spe)由于其操作简单和成本低等特点发展十分迅速(p.g.krishna,j.m.gladis,t.p.rao,g.r.naidu,j.mol.recog.18(2005)109.)。然而，包括spe在内的常用方法均存在弱选择分离性的缺陷。因此选择性分离在水处理与金属回收再利用等领域有着非常重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂及其制备方法。本发明合成的对铅离子具有选择性吸附的树脂，可以将混合了多种金属离子的溶液中，高选择性的只吸附铅离子，这不仅做到除去溶液中的铅离子，更方便了铅离子的回收。

一种对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂，其特征在于：

主要由以下组分按照以下配比配制而成：

铅离子、去离子水、功能单体、交联剂、分散剂、致孔剂、引发剂；

所述的去离子水与功能单体的质量比为13-15:1，

所述的铅离子与功能单体的摩尔比为3-5:1，

铅离子和功能单体的摩尔总和与所述的交联剂的摩尔比为1:2-3，

所述的分散剂为功能单体质量的1-2％，

所述的致孔剂与去离子水的体积比为1:6-7，

所述的引发剂为功能单体质量的1-2％。

优选地，所述的功能单体为4-乙烯吡啶。本发明采用一种功能单体，能减少成本。

优选地，所述的交联剂由对二甲基苯、苯乙烯按照摩尔比为0.8-1.2:0.8-1.2混合而成。采用本交联剂，使本发明的树脂结构稳定，因为交联剂和功能单体的结构相类似，相容性好，交联效率高，交联剂效率高可以将中心印记的空穴结构不容易被破坏，所以可以使使用次数大幅提高。

优选地，所述的分散剂为聚乙烯醇。

优选地，所述的致孔剂为甲苯。

优选地，所述的引发剂为偶氮二异丁腈。

所述的对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在室温下，先将铅离子溶解在去离子水中形成含铅溶液，之后将功能单体加入上述含铅溶液中，常温下磁力搅拌2小时以上；

2)然后再加入交联剂、分散剂、致孔剂和引发剂，之后在氮气的保护下，逐渐从室温加热至65-75℃，加热的同时，以搅拌速率为200-300rpm恒速搅拌，当加热至65-75℃，再恒温搅拌反应6小时以上，反应结束后得到的产品清洗除杂质，放入真空干燥箱干燥24小时以上，即得含有模板金属离子的球型聚合物；

3)最后将步骤2)得到的含有模板金属离子的球型聚合物用稀盐酸洗脱掉模板金属离子(即为铅离子)，再用去离子水反复清洗，除去产品表面的稀盐酸，再干燥得到最终产品。

较之现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明制备过程简单，可以一步法制备出对铅离子有选择性吸附的吸附树脂。实验结果表明所制备的铅离子金属离子印迹聚合物不仅对模板离子具有优良的选择性吸附，并且聚合物使用10次以后仍可以保持很高的吸附量，这在工业上既在使用吸附剂的量上节约了成本，又大大减少了反复装卸吸附剂所产生的人力物力，大大节约了使用成本。

本发明的树脂结构稳定，因为交联剂和功能单体的结构相类似，相容性好，交联效率高，交联剂效率高可以将中心印记的空穴结构不容易被破坏，所以可以使使用次数大幅提高。

附图说明

图1是铅离子印记聚合物选择性吸附示意图。

图2是铅离子印记聚合物回收使用次数示意图。

具体实施方式

实施例1(最佳实施例)

该产品的配比及原料或者该方法的步骤(工艺流程)如下：

一种对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂，其特征在于：

主要由以下组分按照以下配比配制而成：

铅离子、去离子水、4-乙烯吡啶、交联剂、聚乙烯醇、甲苯、偶氮二异丁腈；

所述的去离子水与功能单体的质量比为14:1，

所述的铅离子与功能单体的摩尔比为4:1，

铅离子和功能单体的摩尔总和与所述的交联剂的摩尔的比为1:2，

所述的分散剂为功能单体质量的1％，

所述的致孔剂与去离子水的体积比为1:6，

所述的引发剂为功能单体质量的1％。

所述的交联剂由对二甲基苯、苯乙烯按照摩尔比为1:1混合而成。

所述的对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在室温下，先将铅离子溶解在去离子水中形成含铅溶液，之后将4-乙烯吡啶加入上述含铅溶液中，常温下磁力搅拌2小时；

2)然后再加入交联剂、聚乙烯醇、甲苯和偶氮二异丁腈，之后在氮气的保护下，逐渐从室温加热至70℃，加热的同时，以搅拌速率为200rpm恒速搅拌，当加热至70℃，再恒温搅拌反应6小时以上，反应结束后得到的产品清洗除杂质，放入真空干燥箱干燥24小时，即得含有模板金属离子的球型聚合物。

3)最后将步骤2)得到的含有模板金属离子的球型聚合物用稀盐酸洗脱掉模板金属离子(即为铅离子)，再用去离子水反复清洗，除去产品表面的稀盐酸，再干燥得到最终产品。

实施例2

该产品的配比及原料或者该方法的步骤(工艺流程)如下：

一种对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂，其特征在于：

主要由以下组分按照以下配比配制而成：

铅离子、去离子水、4-乙烯吡啶、交联剂、聚乙烯醇、甲苯、偶氮二异丁腈；

所述的去离子水与功能单体的质量比为13:1，

所述的铅离子与功能单体的摩尔比为3:1，

铅离子和功能单体的摩尔总和与所述的交联剂的摩尔比为1:3，

所述的分散剂为功能单体质量的2％，

所述的致孔剂与去离子水的体积比为1:7，

所述的引发剂为功能单体质量的2％。

所述的交联剂由对二甲基苯、苯乙烯按照摩尔比为0.8:1.2混合而成。

所述的对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在室温下，先将铅离子溶解在去离子水中形成含铅溶液，之后将4-乙烯吡啶加入上述含铅溶液中，常温下磁力搅拌2小时；

2)然后再加入交联剂、聚乙烯醇、甲苯和偶氮二异丁腈，之后在氮气的保护下，逐渐从室温加热至65℃，加热的同时，以搅拌速率为300rpm恒速搅拌，当加热至65℃，再恒温搅拌反应6小时以上，反应结束后得到的产品清洗除杂质，放入真空干燥箱干燥24小时，即得含有模板金属离子的球型聚合物。

3)最后将步骤2)得到的含有模板金属离子的球型聚合物用稀盐酸洗脱掉模板金属离子(即为铅离子)，再用去离子水反复清洗，除去产品表面的稀盐酸，再干燥得到最终产品。

实施例3

该产品的配比及原料或者该方法的步骤(工艺流程)如下：

一种对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂，其特征在于：

主要由以下组分按照以下配比配制而成：

铅离子、去离子水、4-乙烯吡啶、交联剂、聚乙烯醇、甲苯、偶氮二异丁腈；

所述的去离子水与功能单体的质量比为15:1，

所述的铅离子与功能单体的摩尔比为5:1，

铅离子和功能单体的摩尔总和与所述的交联剂的摩尔比为1:2.5，

所述的分散剂为功能单体质量的1.5％，

所述的致孔剂与去离子水的体积比为1:6.5，

所述的引发剂为功能单体质量的1.5％。

所述的交联剂由对二甲基苯、苯乙烯按照摩尔比为1.2:0.8混合而成。

所述的对铅离子具有选择性吸附的多孔微球状吸附树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)在室温下，先将铅离子溶解在去离子水中形成含铅溶液，之后将4-乙烯吡啶加入上述含铅溶液中，常温下磁力搅拌2小时；

2)然后再加入交联剂、聚乙烯醇、甲苯和偶氮二异丁腈，之后在氮气的保护下，逐渐从室温加热至75℃，加热的同时，以搅拌速率为300rpm恒速搅拌，当加热至75℃，再恒温搅拌反应6小时以上，反应结束后得到的产品清洗除杂质，放入真空干燥箱干燥24小时，即得含有模板金属离子的球型聚合物。

3)最后将步骤2)得到的含有模板金属离子的球型聚合物用稀盐酸洗脱掉模板金属离子(即为铅离子)，再用去离子水反复清洗，除去产品表面的稀盐酸，再干燥得到最终产品。

如图1和2所示，本发明所制备的铅离子金属离子印迹聚合物不仅对模板离子具有优良的选择性吸附，并且聚合物使用10次以后仍可以保持很高的吸附量，这在工业上既在使用吸附剂的量上节约了成本，又大大减少了反复装卸吸附剂所产生的人力物力，大大节约了使用成本。