一种脲基功能化镉离子表面印迹吸附剂的制备方法及用图
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境功能材料领域，尤其涉及一种脲基功能化镉离子表面印迹吸附剂的制备方法及用途。
【背景技术】
[0002]重金属污染受到世界的广泛关注，重金属污染的治理也是世界性的难题。2011年初，《重金属污染综合防治“十二五”规划》通过国务院的审核与批复，将重金属污染的防治首次纳入国家的规划中。
[0003]镉位居五大剧毒重金属之一，它被人体吸收后主要储存积蓄在肾脏内，它不仅可以使人的泌尿系统发生病变引起肾脏功能衰退，还可以取代骨骼中的钙而积蓄在人体骨骼中严重的软化骨骼使其容易折断并伴有全身的骨痛症状。
[0004]吸附法处理重金属Cd(II)效果好、操作简单，印迹聚合物作为吸附剂因其高的预定识别性和选择性得到广泛的研究。离子印迹聚合物的合成是以阴阳离子为模板，通过静电、配位等作用与功能单体结合，并保留了分子印迹聚合物的预知性、特异识别性和广泛适用性等优点。离子印迹聚合物中预留的印迹空穴可作用点能够从复杂基质中筛选出模板离子，预留下的印迹空穴的空间形状与模板离子的空间立体结构的匹配程度是印迹聚合物对模板离子选择的关键。
[0005]用传统的方法制备出来的离子印迹聚合物存在很多缺点，如模板，单体，交联剂发生聚合后许多模板会被包裹在内部而不能被去除，孔穴率较低，其最大吸附量被减小，结合性能不高。表面离子印迹技术在近年来发展较快，这种方法不仅可以克服这些缺点，而且吸附过程中的扩散阻力减小，传质速度加快，孔隙位于聚合物的表面，有利于吸附的进行。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种热稳定性好、应用范围广、吸附容量高、选择性高的吸附剂的制备方法，该方法制备过程简单、成本低廉且合成的条件易于控制，相应的提供了该吸附剂的应用。
[0007]为实现上述目的，第一方面本发明提供了一种脲基功能化镉离子表面印迹吸附剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤:
[0008]将I?5g无机镉盐和有机溶剂加入到三口烧瓶中，20 °C?80 °C水浴搅拌处理20min ?60min ；
[0009]加入偶联剂，搅拌处理，得到预组装体；
[0010]将2?15g硅胶加入到所述预组装体中，搅拌处理12h?48h ；
[0011]加入交联剂和引发剂，搅拌处理2h?12h ;
[0012]分别用乙醇溶液和二次蒸馏水洗涤；
[0013]加入浓度为2mol/L?8mol/L的酸溶液，于25°C?45°C条件下振荡处理2h?8h，真空抽滤得到沉淀物；
[0014]将所述沉淀物用二次蒸馏水反复洗涤至滤液pH为6?7 ;
[0015]将洗涤后的沉淀物放置于真空干燥箱中，于50°C?70°C条件下干燥处理2h?24h，得到脲基功能化镉离子表面印迹吸附剂。
[0016]优选地，所述硅胶是经过酸活化处理的硅胶，具体为:
[0017]将100?200目I?50g娃胶和6mL?300mL浓度为2mol/L?8mol/L的酸溶液加入到三口烧瓶中；
[0018]将所述三口烧瓶置于恒温水浴锅中，于50°C?100°C条件下搅拌处理6h?12h ;
[0019]真空抽滤得到沉淀物；
[0020]将所述沉淀物用二次蒸馏水反复洗涤至滤液pH为6?7 ;
[0021]将洗涤后的沉淀物放入真空干燥箱中于50°C?100°C条件下干燥处理Sh?48h，得到酸活化的硅胶；
[0022]其中，无机镉盐与偶联剂的质量比为1:2。
[0023]优选地，所述无机镉盐为氯化镉、硝酸镉或硫酸镉。
[0024]优选地，所述偶联剂为γ-脲基丙基三甲氧基硅烷和γ-脲基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
[0025]优选地，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、异丁醇、正戊醇、仲戊醇、特戊醇、异戊醇、正己醇和环己醇中的一种或多种。
[0026]优选地，所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯、环氧氯丙烷、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、4-咪唑丙烯酸乙酯、亚甲基丁二酸、二乙烯基苯和二异氰酸酯中的一种或多种，且所述交联剂的量占总质量的3%?15%。
[0027]优选地，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过硫酸铵和过硫酸钾中的一种或多种；且所述引发剂的量占总质量的0.1%?2%。
[0028]优选地，所述酸溶液为盐酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液和磷酸中的一种。
[0029]实现上述目的，第二方面本发明提供了一种如第一方面所述的吸附剂的用途，所述吸附剂用于选择性分离镉和/或降解镉污染物。
[0030]优选地，所述吸附剂用于选择性分离镉和/或降解镉污染物，包括以下步骤:
[0031 ] 将铬污染溶液加入具塞锥形瓶中，调节溶液pH值至2?8 ;
[0032]将所述吸附剂加入到所述具塞锥形瓶中；
[0033]然后将所述具塞锥形瓶放置于恒温水浴锅中，进行振荡处理；
[0034]其中，所述振荡处理的时间为Imin?30min，水浴温度为20°C?40°C。
[0035]本发明的优点是:
[0036]酸活化硅胶使得硅胶表面有足量的羟基-0H，有利于在硅胶表面进行接枝反应，偶联剂接枝在娃胶表面形成复合娃胶材料，复合材料表面的脲基功能基团会对镉离子等重金属离子产生强的螯合作用，有利于溶于中镉离子的吸附。采用表面印迹技术制备的镉离子表面印迹吸附剂印迹空穴分布在表面，模板分布于支撑体表面易于洗脱从而获得较大的孔隙率，暴露出更多的识别位点，易于模板离子的结合和洗脱，制备的吸附剂粒子大小可以控制，并具有良好的热稳定性。制备的镉离子表面印迹吸附剂对镉离子有特异识别能力，选择性较高。且制备过程较简单，合成的条件易控制。用该方法制备的镉离子表面印迹吸附剂可以很好的去除溶液中的隔离子，去除速度快，在1min内就可以到达吸附平衡，且去除方法简单，易于操作。
【附图说明】
[0037]图1为本发明实施例提供的一种脲基功能化镉离子表面印迹吸附剂制备方法的流程示意图；
[0038]图2为本发明实施例提供的硅胶酸化处理的流程示意图；
[0039]图3为本发明实施例pH值对吸附剂溶液中二价镉离子的影响；
[0040]图4为本发明实施例初始浓度对镉离子吸附的影响
[0041]图5为本发明实施例吸附时间和温度对吸附剂溶液中二价镉离子的影响；
[0042]图6为本发明实施例印迹吸附剂和非印迹吸附剂吸附效果的比较。
【具体实施方式】
[0043]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细说明，但并不意于限制本发明的保护范围。
[0044]本发明实施例提供了一种脲基功能化镉离子表面印迹吸附剂的制备方法，附图1为本发明实施例提供的一种脲基功能化镉离子表面印迹吸附剂制备方法的流程示意图，由图1所示，该方法包括以下步骤:
[0045]步骤10，将I?5g无机镉盐和有机溶剂加入到三口烧瓶中，20 °C?80 °C水浴搅拌处理 20min ?60min ；
[0046]具体地，无机镉盐为氯化镉、硝酸镉或硫酸镉；有机溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、异丁醇、正戊醇、仲戊醇、特戊醇、异戊醇、正己醇和环己醇中的一种或多种。