重金属离子印迹聚合物的制备、表征及性能研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zouximu19840420
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近年来,重金属污染日益恶化,造成了一系列环境问题,引起了广泛的关注。重金属污染易富集且难降解,即使摄入极低浓度的量也会对人体健康带来不可挽回的伤害。离子印迹技术因其具有可预测性、高实用性和特异性等优点而受到越来越多的关注。本文旨在将离子印迹技术与不同的功能性材料相结合,充分利用各自材料的优势,制备出能快速高效、特异性识别重金属离子的新型复合材料。本文的研究内容有:1、引入荧光材料量子点,将具有良好水溶性、生物相容性和低毒性以及优异荧光特性的量子点,与具有高灵敏性和选择性的离子印迹技术结合起来去制备新型荧光印迹聚合物。充分利用离子印迹聚合物的特异性识别功能及QDs优异的荧光性能,可以更加准确高效识别目标离子Fe(Ⅲ),实现复杂样品基质中Fe(Ⅲ)的快速、灵敏检测。本文以SiO2纳米颗粒作为功能载体,Mn-ZnS QDs作为发光材料,丙烯酰胺作为功能单体,Fe(Ⅲ)作为模板离子,通过表面印迹方法去制备新型荧光印迹聚合物SiO2@QDs@Fe-IIP。FT-IR、SEM和XRD图相互印证了聚合物的成功制备。SiO2@QDs@Fe-IIP在浓度为25mg/L、p H为8.0、响应时间为35min的条件下对Fe(Ⅲ)检测效果最佳,其线性范围在2.0-50μmol/L之间,检测限为2.229nmol/L,相对于其他竞争离子,SiO2@QDs@Fe-IIP对Fe(Ⅲ)的相对选择系数为2.313,有较强的选择性性识别能力。在实际应用中,SiO2@QDs@Fe-IIP对自来水中Fe(Ⅲ)的回收率高达96.51%。2、引入金属有机框架材料MOFs,利用MOFs的高孔隙率、大比表面积及灵活的可结合官能团,结合离子印迹技术的高特异性,制备具有更多且均一识别位点的印迹聚合物。根据Hg(Ⅱ)特性设计出对其特异性识别的功能结构,更加准确高效地识别Hg(Ⅱ),实现Hg(Ⅱ)的快速、痕量检测。本文采用溶剂热合成法,以Cu(N032·3H20为中心,H3BTC(均苯三甲酸)为有机配体,制备金属有机框架材料MOF-199。然后以MOF-199作为功能载体,半胱氨酸和MAA(甲基丙烯酸)分别作为功能配体和功能单体,Hg(Ⅱ)作为目标离子,采用表面离子印迹技术制备新型印迹聚合物Hg-IIP。FT-IR和SEM图相互印证了聚合物的成功制备。Hg-IIP在温度为50℃、时间为60min、p H为6.0时吸附效果最好;Hg-IIP对Hg(Ⅱ)的吸附动力学实验在55min左右达到吸附平衡状态;Hg-IIP和Hg-NIP对Hg(Ⅱ)的最大吸附容量分别为84.9 mg/g和41.97mg/g,吸附过程更符合属于单层吸附的Langmuir等温模型。相较于其他竞争离子,Hg-IIP对Hg(Ⅱ)具有特异选择性;且在经过5次吸附-解吸过程后,对Hg(Ⅱ)的吸附量为第一次的85.8%,表明Hg-IIP具有良好的吸附再生性和稳定性。
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