溫敏型表面離子印跡聚合物的制備及性能

1、第36卷第期精細(xì)化工Vol.36No.2019年月FINECHEMICALS.2019收稿日期：20180000定用日期：20180000DOI:10.13550j.jxhg.00000000基金項(xiàng)目：河北省自然科學(xué)基金(B2014209200)；河北省高等學(xué)?？茖W(xué)研究計(jì)劃(ZD2017059)作者簡(jiǎn)介：尚宏周（1982—），男，博士，教授，電話：03158805151，Email：zhouzhou198213@。水處理技術(shù)與環(huán)境保護(hù)溫

2、敏型表面離子印跡聚合物的制備及性能尚宏周，張興，孫曉然，何俊男，葉欣陽(yáng)，王皓卿（華北理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，河北唐山063210）摘要：以多壁碳納米管為(MWCNTs)為基質(zhì)，N異丙基丙烯酰胺(NIPAM)為溫敏單體，丙烯酰胺、丙烯酸為功能單體，NN亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，Ni2為模板，采用反相懸浮法制得溫敏型離子印跡材料(IIPs)。采用FTIR、XRD、TG、SEM等對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，采用丁二酮肟可見(jiàn)分光光度法對(duì)印跡聚合物的吸附性

3、能進(jìn)行了考察。結(jié)果表明：通過(guò)改變溫度可以控制印跡聚合物的吸附與脫附效率，在最佳吸附溫度（40℃）下，IIPs對(duì)Ni2最大吸附量為33.80mgg，該吸附過(guò)程符合熱力學(xué)Langmuir模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，在25℃時(shí)脫附效率遠(yuǎn)大于50℃時(shí)脫附效率。在競(jìng)爭(zhēng)離子Pb2和Cd2存在時(shí)，Ni2Pb2和Ni2Cd2的選擇系數(shù)分別為12.62和16.12，說(shuō)明IIPs具有對(duì)Ni2較強(qiáng)的識(shí)別能力。關(guān)鍵詞：溫度感應(yīng)；多壁碳納米管；離子印跡；動(dòng)力學(xué)；熱力

4、學(xué)；水處理技術(shù)與環(huán)境保護(hù)中圖分類號(hào)：0647.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10035214(2018)00000000PreparationPropertiesofTemperaturesensitiveSurfaceIonImprintedPolymersSHANGHongzhouZHANGXingSUNXiaoranHEJunnanYEXinyangWANGHaoqing(CollegeofChemicalEngineeringNth

5、ChinaUniversityofScienceTechnologyTangshan063210HebeiChina)Abstract:Anoveltemperaturesensitivenickelionimprintedpolymer(IIPs)basedonmultiwalledcarbonnanotubes(MWCNTs)wassynthesizedbyinversesuspensionmethodusingNisopropyl

6、acrylae(NIPAM)acrylaeacrylicacidasfunctionalmonomersNNmethylenebisacrylaeascrosslinkerNi(II)astemplatemolecule.ThesamplewasacterizedbyFouriertransfminfraredspectrometer(FTIR)Xraydiffraction(XRD)thermogravimetry(TG)scanni

7、ngelectronmicroscopy(SEM).Theadsptionpropertiesoftheimprintedpolymerwereinvestigatedbyultravioletvisiblespectrophotometry.Theadsptionpropertiesofionimprintedpolymerwereinvestigatedbydimethylglyoximevisiblespectrophotomet

8、ry.Theresultsindicatedthatchangingthetemperaturecouldcontroltheadsptiondesptionefficiencyofimprintedpolymer.ThemaximumadsptioncapacityofIIPstoNi2was33.80mggattheoptimumadsptiontemperatureof40℃.TheadsptionisothermobeyedLa

9、ngmuirmodeltheadsptionkiicscouldberepresentedbypseudosecondderkiic.ThedesptionefficiencyofIIPstoNi2at25℃wasmuchgreaterthanthatat50℃.InthepresenceofcompetitiveionsPb2Cd2theivitycoefficientsofNi2Pb2Ni2Cd2were12.6216.12resp

10、ectivelyindicatingthatIIPshadastrongabilitytorecognizeNi2.Keywds:thermoresponsivemultiwalledcarbonnanotubesionimprintedpolymerkiicsthermodynamicswatertreatmenttechnologyenvironmentalprotectionFoundationitems:NaturalScien

11、ceFoundationofHebeiProvince(B2014209200)ScientificResearchProjectinCollegesUniversitiesofHebeiProvince(ZD2017059)第期尚宏周等:溫敏型表面離子印跡聚合物的制備及性能3COOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOHCOOH2CHCH2CHCH2NONHOnH2CCHH2CCHnHOOOHNNi2COOCOOH2CHCH2CHC

12、H2NONHOnH2CCHH2CCHnHOOOHNFeCl3FeSO4NH3.H2ONIPAMAMAANaHSO3(NH4)2S2O8ElutionCOO圖1Ni(II)印跡聚合物的制備過(guò)程Fig.1PreparationprocessfNi(II)imprintedpolymer1.3溫敏型離子印跡聚合物的性能測(cè)試1.3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制參考GBT223.23，擬合得到Ni2標(biāo)準(zhǔn)曲線方程:Y=0.19984X0.04394（

13、R2=0.99161）式中：Y為吸光度X為鎳離子質(zhì)量濃度，mgLR2為相關(guān)系數(shù)。1.3.2吸附性能測(cè)試采用水浴振蕩法對(duì)IIPs吸附Ni2進(jìn)行測(cè)試。取20mgIIPs放入測(cè)試瓶中，加入20mL質(zhì)量濃度為50mgL的Ni2溶液，在振蕩器上振蕩3h后，過(guò)濾出待測(cè)水樣，采用丁二酮肟分光光度法[5]在波長(zhǎng)530nm處測(cè)定水樣的吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到印跡材料吸附后水樣中Ni2質(zhì)量濃度。1.3.3脫附性能測(cè)試取20mg飽和吸附的IIPs投入到裝有2

14、0mL體積分?jǐn)?shù)2%鹽酸溶液中，在50和25℃下恒溫水浴振蕩，在不同時(shí)間段取樣，過(guò)濾出待測(cè)水樣，采用上述丁二酮肟分光光度法來(lái)測(cè)試Ni2濃度，然后計(jì)算脫除率。平衡吸附量及脫除率的計(jì)算公式如下：（1）0ee()Vqm???（2）0e0%100??????E式中：qe—平衡吸附量，mgg；E—脫除率，%；ρ0—Ni2的初始質(zhì)量濃度，mgL；ρe—吸附達(dá)到平衡時(shí)Ni2的質(zhì)量濃度，mgL；V—Ni2溶液的體積，L；m—吸附材料質(zhì)量，g。1.4溫敏型

15、離子印跡聚合物的性能測(cè)試紅外光譜分析：溴化鉀壓片法，測(cè)試范圍為400～4000cm1；X射線衍射分析：測(cè)試角度范圍10～90；熱重分析：氮?dú)獗Ｗo(hù)，溫度為40～1000℃；掃描電鏡分析：將MWCNTsCOOH、Fe3O4MWCNTsCOOH、IIPs進(jìn)行噴金處理，觀察其表面形貌。2結(jié)果與討論2.1FTIR分析MWCNTsCOOH和IIPs的紅外光譜見(jiàn)圖2。4000350030002500200015001000500aT%wavenumb