一种螯合树脂的制备及应用和用于汞离子的检测方法

文档序号:9926566
一种螯合树脂的制备及应用和用于汞离子的检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种螯合树脂的制备及应用和用于汞离子的检测方法,尤其是一 种对白酒中汞离子具有分离效果好、抗干扰性强、检测成本低、可重复利用的新型螯合树脂 的制备及应用和检测方法,属于螯合吸附功能树脂的合成方法和性能研究领域。
【背景技术】
[0002] 工业的发展,科技的进步,促进了经济的飞速发展,提高了人民生活的质量,却对 人类赖以生存的环境造成了极大的威胁。重金属的污染源主要是工业污染、生活垃圾污染 以及交通污染,自然界中很多有机化合物可以通过自身降解使其毒害降低,而重金属元素 具有富集性,在环境中难以降解。通过对土壤、水体、大气的污染,重金属会富集到粮食作 物、水产品等与人类密切相关的食物中,通过食物链不断向处于顶端的人类体内积累,进而 危害人类身体健康。其对食品污染的特点主要表现在隐蔽性、毒性大、放大性及微量性。因 此,对食品中微量重金属元素含量进行分析测定,控制食品中重金属含量,制定统一、方便 有效的测定方法并保证食品质量安全已迫在眉睫。
[0003] 白酒是世界上六大蒸馏酒之一,在中国有悠久的发展历史,由粮食作物酿造而成, 推动着食品工业和国民经济的发展。在酿酒的过程中,粮食作物生长环境、酿造过程以及白 酒在储存和运输过程中都有可能受到重金属的污染,因此,检测白酒中重金属是否超标十 分必要。
[0004] 螯合树脂是指含有能与金属离子形成螯合物的功能基团的一类呈树脂状的高聚 物。功能基团中存在着具有未成键孤对电子的〇、15、?^ 8等原子,这些原子能以一对孤对 电子与金属离子形成配位键,构成与小分子螯合物相似的稳定结构。吸附金属离子的机理 是树脂上的功能原子与金属离子发生配位反应,形成类似小分子螯合物相似的稳定结构。 螯合树脂的制备一般利用天然或人工合成的母体,通过化学反应将具有螯合功能的侧基引 入其中。相比于将含螯合功能基的单体经过加工聚合制取的萃取剂,这种方法制得的螯合 树脂具有经济性、高选择性等方面的优点,因此更具应用前景。

【发明内容】

[0005] 为了解决上述技术问题,本发明提供一种对白酒中汞离子分离效果好、抗干扰性 强、检测成本低、可重复利用的螯合树脂的制备及应用和用于汞离子的检测方法。
[0006] 为了达到上述技术目的,本发明提供一种螯合树脂的制备方法,该方法以氯球为 母体,N-甲基硫脲为配体,对氯球上的苄基进行改性,所述氯球为大孔型氯甲基化交联聚苯 乙烯微球;所述的制备方法包括以下步骤:
[0007] 1)将氯球浸泡在作为反应溶剂的N,N_二甲基甲酰胺中,直至氯球充分溶胀;
[0008] 2)在步骤1)的所得物中加入作为配体的N-甲基硫脲、以及作为催化剂的钠,在氮 气保护的条件下于85-95Γ下搅拌反应10-14小时;所述N-甲基硫脲与氯球中-CH 2C1物质的 量之比为3-5:1;优选的是:在氮气保护的条件下于90°C下搅拌反应12小时;所述N-甲基硫 脲与氯球中-CH2C1物质的量之比为4:1;
[0009] 3)过滤步骤2)的所得物得滤饼;先将滤饼用反应溶剂浸泡洗涤至洗涤液为无色, 然后用蒸馏水洗涤,再依次用无水乙醇、丙酮、乙醚和蒸馏水洗涤数次,45-55Γ真空干燥, 得到螯合树脂;优选的是50°C真空干燥。
[0010] 作为优选:所述步骤1)中:氯球与N,N-二甲基甲酰胺的用量比为:lmg氯球:0.5~ lmL的N,N-二甲基甲酰胺,浸泡时间为22~26小时;优选的是:lmg氯球:0.8mL的N,N-二甲基 甲酰胺,浸泡时间为24小时;
[0011] 所述步骤2)中,搅拌转速为250-350r/min;优选的是:搅拌转速为300r/min。
[0012] -种如上所述制备方法制得的螯合树脂的应用,该应用主要包括以下步骤:
[0013] 1)在制备的螯合树脂中加入PH = 4.0的醋酸-醋酸钠缓冲溶液,并浸泡22-26h,优 选 24h;
[0014] 2)在步骤1)的所得物中加入汞离子标准液,在温度30-40 °C、转速140-160r/min的 恒温振荡器中振荡;其中螯合树脂与汞离子标准溶液的用量比为:12-18mg螯合树脂:25ml 汞离子标准溶液;优选的是:在温度35°C、转速150r/min的恒温振荡器中振荡;其中螯合树 脂与汞离子标准溶液的用量比为:15mg螯合树脂:25ml汞离子标准溶液;
[0015] 3)待吸附平衡后测定螯合树脂对镉离子的饱和吸附容量。
[0016] -种如上所述制备方法制得的螯合树脂用于汞离子的检测方法,该检测方法包括 以下步骤:
[0017] ⑴待测样品的前处理:待测样品经预处理、微波消解、冷却后,得到含二价汞的待 测溶液;
[0018] (2)螯合树脂的分离预富集:将待测溶液调节至pH=4.0后置于螯合树脂的动态吸 附柱中,控制流速为1.5-2.5mL/min通过,动态吸附结束后,加入解吸剂,以0.5-1.5mL/min 的流速通过所述动态吸附柱进行解吸,并检测流出溶液浓度,优选的是:控制流速为2. OmL/ min通过,动态吸附结束后,加入解吸剂,以lmL/min的流速通过所述动态吸附柱进行解吸
[0019] 5、根据权利要求4所述的螯合树脂用于汞离子的检测方法,其特征在于所述步骤 (2)中的解吸剂为25-35mL 4mol/L的HN〇3盐酸的混合液;所述待测样品为白酒,优选的是: 解吸剂为30mL 4mol/L的HN〇3盐酸的混合液。
[0020] 采用本发明方法制备而得的新型螯合树脂还可进行如下具体实验:
[0021] 1)汞离子吸附实验:
[0022]称取一定量的树脂置于碘量瓶中,加入不同pH的缓冲溶液浸泡24h,然后加入重金 属离子标准液,在恒温振荡器中恒温振摇,用ICP每隔一定时间测定分析水相中残余金属离 子浓度,直至平衡。用下式计算吸附量(qe)及分配比(D):
[0025]式中为树脂的平衡吸附量(mg/g);C。和分别为水相中金属离子的初始浓度 (mg/mL)和平衡浓度(mg/mL) ;m为树脂质量(g) ;V〇为金属离子溶液体积(mL)。
[0026] 2)解吸实验:
[0027] 将吸附平衡后的树脂用去离子水洗涤多次,晾干后加入一定量的解吸剂,恒温振 荡至平衡后测定溶液中汞离子的浓度。解吸率E( % )按下式计算:
[0029] 式中Cd为解吸液中金属离子的平衡浓度(mg/mL) ;Vd为解吸液体积(mL) ΧοΑ和Vo 同上。解吸后的树脂重新用于重金属吸附,每种树脂进行5次吸附一解吸循环过程。
[0030] 本发明针对白酒中复杂的体系(含有多种其他离子),再结合金属离子的价电子层 结构与配体的空间配位效应和电子效应,通过量子化学的计算筛选实现对目标配体的快速 理论筛选,然后根据挑选出的配体设计出一系列的合成路线,并进行改性。
[0031] 本发明相对于现有技术,有以下优点:
[0032] 1)本发明制得的新型螯合树脂的原料氯球具有较高的机械强度和物理稳定性,并 且来源广泛,价格低廉,生产成本低,具有明显的经济效益;
[0033] 2)本发明利用化学接枝法将氯球改性,使其具有较大的化学稳定性,并增强了抵 抗酸、碱和有机溶剂的能力及其吸附能力,且具有良好的解吸性能且重复利用率高,具有明 显的环保、经济效益;
[0034] 3)本发明制得的新型螯合树脂对汞(Hg2+)具有较高的吸附选择性,且吸附速率快, 吸附平衡时间短;
[0035] 4)本发明的新型螯合树脂的制备方法操作简便,产率高;
[0036] 5)本发明制备的新型螯合树脂对白酒中的Hg离子检测具有分离效果好、抗干扰能 力强、检测成本低等特点。
【附图说明】
[0037]图1是本发明的反应原理图;
[0038] 图2是反应摩尔比对氯球功能基转化率的影响;
[0039] 图3是反应温度对氯球功能基转化率的影响;
[0040] 图4是不同pH值下新型螯合树脂对金属离子Hg(II)的吸附容量的影响。
【具体实施方式】
[0041] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。图1所示,本发明所述 的一种螯合树脂的制备方法,该方法以氯球为母体,N-甲基硫脲为配体,对氯球上的苄基进 行改性,所述氯球为大孔型氯甲基化交联聚苯乙烯微球;所述的制备方法包括以
再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1