羥肟酸型表面印跡材料的制備及其識別特性研究.pdf

1、本研究采用新型離子（分子）表面印跡技術(shù)，制得鉛離子表面印跡材料和槲皮素分子表面印跡材料，并采用靜態(tài)法與動態(tài)法研究了兩種印跡材料對其目標離子（分子）的結(jié)合選擇性。所制得的表面印跡材料集羥肟酸基團的強螯合性和多氫鍵結(jié)合位點、硅膠的高機械強度和良好的熱穩(wěn)定性等特點以及表面印跡材料良好的親和結(jié)合性和特異識別選擇性等優(yōu)點于一體，將其分別用于對有毒鉛離子的分離和回收以及對槲皮素分子的分離和純化，對水環(huán)境的治理和黃酮類藥物的提取具有重要的科學意義。<

2、br>　　首先用γ-氨丙基三甲氧基硅烷（AMPS）對硅膠微粒進行表面改性，制得改性硅膠微粒AMPS-SiO2；并采用“表面引發(fā)接枝聚合”法，以過硫酸鹽為引發(fā)劑，將單體甲基丙烯酸羥乙酯（PHEMA）接枝聚合在硅膠微粒表面，制得了接枝微粒PHEMA/SiO2。再以1,4-二氯甲氧基丁烷為氯甲基化試劑，對水楊羥肟酸（SHA）進行氯甲基化改性，制得5-氯甲基水楊羥肟酸（CMSHA）。然后在縛酸劑的存在下，以PHEMA/SiO2為親核試劑，使CM

3、SHA上的氯甲基與硅膠表面接枝大分子PHEMA上的醇羥基發(fā)生親核取代反應(yīng)，將SHA鍵合在接枝微粒PHEMA/SiO2的表面，制得水楊羥肟酸功能化的復(fù)合吸附材料SHA-PHEMA/SiO2。采用紅外光譜法對PHEMA/SiO2和SHA-PHEMA/SiO2的結(jié)構(gòu)進行了表征，考察了主要因素如PHEMA/SiO2表面醇羥基的濃度、反應(yīng)溫度、溶劑極性等對親核取代反應(yīng)的影響規(guī)律，探討了反應(yīng)機理。結(jié)果表明，CMSHA的氯甲基與接枝微粒PHEMA/S

4、iO2表面的醇羥基之間的取代反應(yīng)遵循SN1反應(yīng)歷程，在較高溫度下，使用極性較強的溶劑有利于反應(yīng)的進行。
　　接著考察了復(fù)合吸附材料SHA-PHEMA/SiO2對Pb2+離子的螯合吸附性能和吸附機理。研究結(jié)果表明，SHA-PHEMA/SiO2對Pb2+離子有很強的螯合吸附能力，在35℃、pH=6時，對Pb2+離子的飽和吸附量達57.2mg/g。SHA-PHEMA/SiO2對Pb2+離子的動力學吸附行為可用偽二級動力學模型描述；吸附等

5、溫線符合Langmuir吸附模型，屬于單分子層吸附。SHA-PHEMA/SiO2對Pb2+離子的吸附性能受介質(zhì)pH值的影響較大，最佳的吸附pH值為5.5~6；溫度升高，吸附容量增大；吸附過程為熵驅(qū)動的化學吸附過程。
　　然后，采用離子表面印跡技術(shù)，以Pb2+離子為模板，乙二醇二縮水甘油醚（EGDE）為交聯(lián)劑，通過開環(huán)反應(yīng)實施鉛離子在硅膠表面的印跡，制得了鉛離子表面印跡材料Pb2+-IIP-SHA-PHEMA/SiO2（簡寫為Pb2

6、+-IIP-SHA/SiO2）。以Cu2+和Cd2+離子為對比離子，采用靜態(tài)法與動態(tài)法研究了鉛離子表面印跡材料對Pb2+離子的識別選擇性。研究結(jié)果表明，印跡材料Pb2+-IIP-SHA/SiO2對Pb2+離子具有良好的結(jié)合親和性和識別選擇性。在40℃時，Pb2+-IIP-SHA/SiO2對Pb2+離子的吸附容量達62.7mg/g；相對于Cu2+和Cd2+離子，Pb2+-IIP-SHA/SiO2和SHA-PHEMA/SiO2對Pb2+離子

7、的選擇性系數(shù)分別為4.3/0.57和5.3/1.18。Pb2+-IIP-SHA/SiO2對鉛離子的選擇性系數(shù)受交聯(lián)反應(yīng)條件的影響較大，當n(SHA)：n(EGDE)=1:0.5時，在45℃下恒溫反應(yīng)10h，可制得識別選擇性能良好的鉛離子表面印跡材料。用pH=1的鹽酸水溶液可實現(xiàn)對Pb2+-IIP-SHA/SiO2的解吸，在13BV內(nèi)對Pb2+離子的解吸率達到99.42％；此外，該印跡材料重復(fù)使用9次后，吸附容量仍保持原來的91%，即具有

8、良好的可重復(fù)使用性。
　　最后，以槲皮素為模板分子，EGDE為交聯(lián)劑，對復(fù)合吸附材料SHA-PHEMA/SiO2實施表面分子印跡，制備出了槲皮素分子表面印跡材料Qu-MIP-SHA-PHEMA/SiO2（簡寫為Qu-MIP-SHA/SiO2）。以染料木素為對比分子，采用靜態(tài)法與動態(tài)法分別考察了槲皮素分子表面印跡材料Qu-MIP-SHA/SiO2對槲皮素的結(jié)合性和選擇性。研究結(jié)果表明，印跡材料Qu-MIP-SHA/SiO2對槲皮素分