羥肟酸型表面印跡材料的制備及其識(shí)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(dòng)態(tài)法研究了兩種印跡材料對(duì)其目標(biāo)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(tuán)的強(qiáng)螯合性和多氫鍵結(jié)合位點(diǎn)、硅膠的高機(jī)械強(qiáng)度和良好的熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)以及表面印跡材料良好的親和結(jié)合性和特異識(shí)別選擇性等優(yōu)點(diǎn)于一體，將其分別用于對(duì)有毒鉛離子的分離和回收以及對(duì)槲皮素分子的分離和純化，對(duì)水環(huán)境的治理和黃酮類藥物的提取具有重要的科學(xué)意義。<

2、br>　　首先用γ-氨丙基三甲氧基硅烷（AMPS）對(duì)硅膠微粒進(jìn)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(duì)水楊羥肟酸（SHA）進(jìn)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(duì)PHEMA/SiO2和SHA-PHEMA/SiO2的結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)親核取代反應(yīng)的影響規(guī)律，探討了反應(yīng)機(jī)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(qiáng)的溶劑有利于反應(yīng)的進(jìn)行。
　　接著考察了復(fù)合吸附材料SHA-PHEMA/SiO2對(duì)Pb2+離子的螯合吸附性能和吸附機(jī)理。研究結(jié)果表明，SHA-PHEMA/SiO2對(duì)Pb2+離子有很強(qiáng)的螯合吸附能力，在35℃、pH=6時(shí)，對(duì)Pb2+離子的飽和吸附量達(dá)57.2mg/g。SHA-PHEMA/SiO2對(duì)Pb2+離子的動(dòng)力學(xué)吸附行為可用偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)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(duì)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(dòng)的化學(xué)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(shí)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(jiǎn)寫為Pb2

6、+-IIP-SHA/SiO2）。以Cu2+和Cd2+離子為對(duì)比離子，采用靜態(tài)法與動(dòng)態(tài)法研究了鉛離子表面印跡材料對(duì)Pb2+離子的識(shí)別選擇性。研究結(jié)果表明，印跡材料Pb2+-IIP-SHA/SiO2對(duì)Pb2+離子具有良好的結(jié)合親和性和識(shí)別選擇性。在40℃時(shí)，Pb2+-IIP-SHA/SiO2對(duì)Pb2+離子的吸附容量達(dá)62.7mg/g；相對(duì)于Cu2+和Cd2+離子，Pb2+-IIP-SHA/SiO2和SHA-PHEMA/SiO2對(duì)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(duì)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(dāng)n(SHA)：n(EGDE)=1:0.5時(shí)，在45℃下恒溫反應(yīng)10h，可制得識(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)Pb2+-IIP-SHA/SiO2的解吸，在13BV內(nèi)對(duì)Pb2+離子的解吸率達(dá)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(duì)復(fù)合吸附材料SHA-PHEMA/SiO2實(shí)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(jiǎn)寫為Qu-MIP-SHA/SiO2）。以染料木素為對(duì)比分子，采用靜態(tài)法與動(dòng)態(tài)法分別考察了槲皮素分子表面印跡材料Qu-MIP-SHA/SiO2對(duì)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(duì)槲皮素分