CN111729658A - 一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法 - Google Patents

一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111729658A
CN111729658A CN202010714739.4A CN202010714739A CN111729658A CN 111729658 A CN111729658 A CN 111729658A CN 202010714739 A CN202010714739 A CN 202010714739A CN 111729658 A CN111729658 A CN 111729658A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mcm
iii
molecular sieve
ion
material based
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010714739.4A
Other languages
English (en)
Inventor
弓亮
彭芃
杨勤桃
黄丽丽
解庆林
陈南春
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guilin University of Technology
Original Assignee
Guilin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guilin University of Technology filed Critical Guilin University of Technology
Priority to CN202010714739.4A priority Critical patent/CN111729658A/zh
Publication of CN111729658A publication Critical patent/CN111729658A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/268—Polymers created by use of a template, e.g. molecularly imprinted polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/305—Addition of material, later completely removed, e.g. as result of heat treatment, leaching or washing, e.g. for forming pores
    • B01J20/3057—Use of a templating or imprinting material ; filling pores of a substrate or matrix followed by the removal of the substrate or matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于MCM‑41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法。该方法以N‑(β‑氨乙基)‑γ‑氨丙基三甲氧基硅烷为功能单体，环氧氯丙烷为交联剂，介孔MCM‑41为载体，采用表面印迹法制备基于MCM‑41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料。本发明的介孔MCM‑41Cr(Ⅲ)离子印迹吸附材料具有特定的三维空穴结构，机械性能好，易洗脱，可用于水溶液中Cr(Ⅲ)离子的特异性识别和选择性去除，且具有低成本、环保等优点。

Description

一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备 方法
技术领域
本发明属于环境功能材料制备技术领域，具体涉及一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法。
背景技术
Cr(Ⅲ)离子具有高毒性，对水生生物和人体易产生富集作用，导致致畸、致癌、致突变的“三致”危害。传统的治理方法中大都采用吸附法，具有成本低、操作简单的优势，但对目标离子缺乏针对性、盲目性大，因此研究开发一种对目标离子具有选择性分离的吸附材料显得尤其重要。
离子印迹技术是指一种对目标离子具有选择性特异识别功能的技术，离子印迹聚合物是以阴离子和阳离子为模板，通过特殊的配位、络合或静电作用等与功能单体发生作用，进一步交联聚合后，采用物理或化学方法除去模板离子后形成的具有特定形状和大小空穴的刚性聚合物。传统的离子印迹制备方法识别位点分布在印迹材料中，部分识别位点包埋过深致使模板离子无法到达而存在失效位点，并且传质速度慢,难洗脱的缺点。表面离子印迹技术是一种基于传统离子印迹制备技术的基础上快速发展起来的新型离子印迹技术，它是采用一定的措施把几乎所有的识别位点，设计在载体的表面，从而提高了识别位点与目标离子之间的传质作用，有利于目标离子的洗脱和再结合，有效的避免了传统方法的弊端。
用表面离子印迹技术制备印迹材料，载体可以增大印迹聚合物的表面积、机械强度、热稳定性等特性来提高印迹材料的吸附性能。所以载体的选择尤其重要，MCM-41介孔分子筛有比表面积大、大孔体积、吸附容量大、孔隙率高、孔径分布窄、表面富含丰富的羟基、长程结构有序以及孔径容易控制等特点，可供化学修饰改性，是理想的印迹载体，利用MCM-41分子筛作为印迹基底合成的表面印迹吸附材料既具有对模板离子高选择性、高识别性，又具有低成本、环保的优势。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法。该方法成本低、环保、对目标离子具有高选择性、高识别性，目标离子为Cr(Ⅲ)离子。
具体步骤为：
(1)MCM-41的制备：称取1.2g十六烷基三甲基溴化铵于三颈烧瓶中，同时量取90mL氨水和130mL蒸馏水一并加入三颈烧瓶中。60℃下搅拌，直至十六烷基三甲基溴化铵完全溶解。在剧烈搅拌下，缓慢滴加5mL正硅酸乙酯,再匀速搅拌，反应6h。停止反应趁热倒出，在室温下，晶化3d。将固体颗粒洗涤至中性，干燥。在马弗炉中550℃烧6h除去十六烷基三甲基溴化铵，得到MCM-41；
(2)称取0.2-0.3mmol的六水合硫酸铬固体在三口瓶中，然后加入10mL超纯水使其充分溶解，再称量80-100mL的无水乙醇加入三口瓶中，混匀之后，滴加2mL的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，反应1-2h，接着加入1g步骤(1)得到的MCM-41，60-80℃冷凝回流20h,之后加入1.44mL的环氧氯丙烷，继续反应2-4h，冷却后抽滤，用无水乙醇洗涤2-3次；
(3)最后再步骤(2)中加入2mol/L的盐酸在常温下洗脱2-4h，再用去离子水洗涤至中性，80℃烘干，得到基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法。
本发明的有益效果：本发明采用表面印迹法，以比表面积大，机械性和稳定性好、表面含有大量硅羟基的介孔MCM-41为载体，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷为功能单体，环氧氯丙烷为交联剂，通过聚合反应制备了基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法，并应用于将Cr(Ⅲ)离子方面的研究。该印迹材料对50mg/L Cr(Ⅲ)离子溶液的去除率93.52％，具有较好的吸附性，并对Cl-、NO3 -、SO4 2-、HPO4 2-的选择性系数均可达1.5以上，具有良好的选择性。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例对本发明作进一步说明，但以下所述内容仅用于解释本发明，并不用于限定本发明保护范围。
实施例1：
一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法，包括如下步骤:
(1)MCM-41的制备：称取1.2g十六烷基三甲基溴化铵于三颈烧瓶中，同时量取90mL氨水和130mL蒸馏水一并加入三颈烧瓶中。60℃下搅拌，直至十六烷基三甲基溴化铵完全溶解。在剧烈搅拌下，缓慢滴加5mL正硅酸乙酯,再匀速搅拌，反应6h。停止反应趁热倒出，在室温下，晶化3d。将固体颗粒洗涤至中性，干燥。在马弗炉中550℃烧6h除去十六烷基三甲基溴化铵，得到MCM-41；
(2)称取0.2mmol的六水合硫酸铬固体在三口瓶中，然后加入10mL超纯水使其充分溶解，再称量80-100mL的无水乙醇加入三口瓶中，混匀之后，滴加2mL的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，反应1-2h，接着加入1g步骤(1)得到的MCM-41，60℃冷凝回流20h,之后加入1.44mL的环氧氯丙烷，继续反应2-4h，冷却后抽滤，用无水乙醇洗涤2-3次；
(3)最后再步骤(2)中加入2mol/L的盐酸在常温下洗脱2-4h，再用去离子水洗涤至中性，80℃烘干，得到基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料。(MCM-41-IIP1)。
对比例1：
其余制备步骤均与实施例1相同，只是步骤(2)中不再加入六水合硫酸铬，制得MCM-41分子筛非印迹吸附材料(MCM-41-NIP1)。
实施例2：
(1)MCM-41的制备：称取1.2g十六烷基三甲基溴化铵于三颈烧瓶中，同时量取90mL氨水和130mL蒸馏水一并加入三颈烧瓶中。60℃下搅拌，直至十六烷基三甲基溴化铵完全溶解。在剧烈搅拌下，缓慢滴加5mL正硅酸乙酯,再匀速搅拌，反应6h。停止反应趁热倒出，在室温下，晶化3d。将固体颗粒洗涤至中性，干燥。在马弗炉中550℃烧6h除去十六烷基三甲基溴化铵，得到MCM-41；
(2)称取0.25mmol的六水合硫酸铬固体在三口瓶中，然后加入10mL超纯水使其充分溶解，再称量80-100mL的甲醇加入三口瓶中，混匀之后，滴加2mL的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，反应1-2h，接着加入1g步骤(1)得到的MCM-41，70℃冷凝回流20h,之后加入1.44mL的环氧氯丙烷，继续反应2-4h，冷却后抽滤，用无水乙醇洗涤2-3次；
(3)最后再步骤(2)中加入2mol/L的盐酸在常温下洗脱2-4h，再用去离子水洗涤至中性，80℃烘干，得到基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料。(MCM-41-IIP2)；
对比例2：
其余制备步骤均与实施例2相同，只是步骤(2)中不再加入六水合硫酸铬，制得MCM-41分子筛非印迹吸附材料(MCM-41-NIP2)。
实施例3：
(1)MCM-41的制备：称取1.2g十六烷基三甲基溴化铵于三颈烧瓶中，同时量取90mL氨水和130mL蒸馏水一并加入三颈烧瓶中。60℃下搅拌，直至十六烷基三甲基溴化铵完全溶解。在剧烈搅拌下，缓慢滴加5mL正硅酸乙酯,再匀速搅拌，反应6h。停止反应趁热倒出，在室温下，晶化3d。将固体颗粒洗涤至中性，干燥。在马弗炉中550℃烧6h除去十六烷基三甲基溴化铵，得到MCM-41；
(2)称取0.3mmol的六水合硫酸铬固体在三口瓶中，然后加入10mL超纯水使其充分溶解，再称量80-100mL的甲醇加入三口瓶中，混匀之后，滴加2mL的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，反应1-2h，接着加入1g步骤(1)得到的MCM-41，80℃冷凝回流20h,之后加入1.44mL的环氧氯丙烷，继续反应2-4h，冷却后抽滤，用无水乙醇洗涤2-3次；
(3)最后再步骤(2)中加入2mol/L的盐酸在常温下洗脱2-4h，再用去离子水洗涤至中性，80℃烘干，得到基于介孔分子筛MCM-41表面Cr(Ⅲ)离子印迹吸附材料(MCM-41-IIP3)；
对比例3：
其余制备步骤均与实施例3相同，只是步骤(2)中不再加入六水合硫酸铬，制得MCM-41分子筛非印迹吸附材料(MCM-41-NIP3)。
吸附实验：
称取0.01g吸附剂，加入到20mL 50mg/L的离子溶液中(分别为Cr(Ⅲ)、Cl-、NO3 -、SO4 2-、HPO4 2-)，在25℃吸附2h，用0.45μm滤膜过滤，测定滤液中的离子浓度。根据吸附前后离子浓度的变化，按下式计算离子去除率：
Figure BDA0002597674720000031
式中：C0：吸附前离子浓度(mg/L)；Ce：吸附平衡后离子浓度(mg/L)。
将实施例1-3和对比例1-3所得样品分别进行上述吸附实验，结果如表所示：
Figure BDA0002597674720000032
从上表可知，本发明实施例制得的基于介孔分子筛MCM-41表面Cr(Ⅲ)离子印迹吸附材料对Cr(Ⅲ)离子的最大去除率为97.21％，均明显高于非印迹吸附材料对Cr(Ⅲ)离子的去除率和印迹吸附材料对其他离子的去除率，可用于Cr(Ⅲ)离子的特异性识别和选择性去除。

Claims (1)

1.一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)MCM-41的制备：称取1.2g十六烷基三甲基溴化铵于三颈烧瓶中，同时量取90mL氨水和130mL蒸馏水一并加入三颈烧瓶中，60℃下搅拌，直至十六烷基三甲基溴化铵完全溶解，在剧烈搅拌下，缓慢滴加5mL正硅酸乙酯,再匀速搅拌，反应6h，停止反应趁热倒出，在室温下，晶化3d，将固体颗粒洗涤至中性，干燥，在马弗炉中550℃烧6h除去十六烷基三甲基溴化铵，得到MCM-41；
(2)称取0.2-0.3mmol的六水合硫酸铬固体在三口瓶中，然后加入10mL超纯水使其充分溶解，再称量80-100mL的无水乙醇加入三口瓶中，混匀之后，滴加2mL的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，反应1-2h，接着加入1g步骤(1)得到的MCM-41，60-80℃冷凝回流20h,之后加入1.44mL的环氧氯丙烷，继续反应2-4h，冷却后抽滤，用无水乙醇洗涤2-3次；
(3)最后再步骤(2)中加入2mol/L的盐酸在常温下洗脱2-4h，再用去离子水洗涤至中性，80℃烘干，得到基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料。
CN202010714739.4A 2020-07-23 2020-07-23 一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法 Pending CN111729658A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010714739.4A CN111729658A (zh) 2020-07-23 2020-07-23 一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010714739.4A CN111729658A (zh) 2020-07-23 2020-07-23 一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111729658A true CN111729658A (zh) 2020-10-02

Family

ID=72657388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010714739.4A Pending CN111729658A (zh) 2020-07-23 2020-07-23 一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111729658A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111729659A (zh) * 2020-07-23 2020-10-02 桂林理工大学 一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅵ)离子印迹材料的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103285837A (zh) * 2013-06-27 2013-09-11 武汉科梦环境工程有限公司 对不同重金属离子具有高度选择性吸附材料的制备方法
CN104945580A (zh) * 2015-07-16 2015-09-30 江苏大学 一种Cr(VI)阴离子印迹材料的制备方法及其用途
CN105396555A (zh) * 2015-11-04 2016-03-16 安阳工学院 一种选择性吸附镉离子的介孔印迹材料的制备方法
CN107722178A (zh) * 2017-11-01 2018-02-23 中国药科大学 一种大环内酯类抗生素中空多孔型分子印迹聚合物的制备方法及应用
CN110201651A (zh) * 2019-06-09 2019-09-06 桂林理工大学 一种硅藻土基Cr（Ⅲ）离子印迹吸附材料的制备方法
WO2019238460A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Koninklijke Philips N.V. Imprinting composition and method of forming a patterned layer using the same

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103285837A (zh) * 2013-06-27 2013-09-11 武汉科梦环境工程有限公司 对不同重金属离子具有高度选择性吸附材料的制备方法
CN104945580A (zh) * 2015-07-16 2015-09-30 江苏大学 一种Cr(VI)阴离子印迹材料的制备方法及其用途
CN105396555A (zh) * 2015-11-04 2016-03-16 安阳工学院 一种选择性吸附镉离子的介孔印迹材料的制备方法
CN107722178A (zh) * 2017-11-01 2018-02-23 中国药科大学 一种大环内酯类抗生素中空多孔型分子印迹聚合物的制备方法及应用
WO2019238460A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Koninklijke Philips N.V. Imprinting composition and method of forming a patterned layer using the same
CN110201651A (zh) * 2019-06-09 2019-09-06 桂林理工大学 一种硅藻土基Cr（Ⅲ）离子印迹吸附材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAOGANG LIU等: "Preparation and Adsorption Properties of Lanthanum Ion MCM‑41 Imprinted Polymers", 《JOURNAL OF INORGANIC AND ORGANOMETALLIC POLYMERS AND MATERIALS》 *
李婷等: "双吡啶基功能化 Cr(Ⅲ)迹介孔二氧化硅材料的制备", 《分析化学》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111729659A (zh) * 2020-07-23 2020-10-02 桂林理工大学 一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅵ)离子印迹材料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104130422B (zh) 一种硅胶键载聚酰胺‑胺型树形分子吸附剂的制备方法
CN111203189B (zh) 一种pH响应的羧基功能化聚合离子液体修饰的磁性材料、制备方法及其应用
KR102150430B1 (ko) 감나무잎 및 키토산을 이용한 중금속 이온 흡착제용 하이브리드 비드 및 이의 제조방법
CN114100582B (zh) 水凝胶型复合材料及其制备方法及利用其去除苯系物的方法和应用
CN108586660B (zh) Tnt磁性分子印迹聚合物微球的制备方法
KR100390321B1 (ko) 저가의 실리카 전구체를 사용한 선택적 중금속 흡착제의제조방법
CN112646095A (zh) 一种多巴胺改性硅藻土吸附重金属水凝胶及其制备方法与应用
CN109289814B (zh) 一种用于吸附废水中抗生素的磁性碳气凝胶及其制备方法
CN113713780A (zh) 一种3d壳聚糖/二氧化硅复合材料及其制备方法和在吸附分离铼中的应用
CN111072852A (zh) 介孔SiO2表面引发硼亲和印迹聚合物材料的制备方法及其应用于提取莽草酸
CN107475239B (zh) 一种辣根过氧化物酶的固定化方法及其应用
CN111729658A (zh) 一种基于MCM-41分子筛表面的Cr(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法
CN106111086B (zh) 一种吸附Pd2+金属离子的离子型高分子吸附剂及其制备方法
CN110064381A (zh) 一种高效去除多种重金属离子的海藻酸盐复合微球及其制备方法和应用
CN109876774B (zh) 一种处理染料污水的吸附材料及其制备方法
Tian et al. Fabrication of dual-template molecularly imprinted mesoporous silica for simultaneous rapid and efficient detection of bisphenol A and diethylstilbestrol in environmental water samples
CN106700088A (zh) 一种Pd离子印迹硅胶吸附剂的制备方法及其应用
CN115554986B (zh) 一种具有高效吸附作用的金属有机框架材料及其制备方法和应用
CN111944195B (zh) 一种聚离子液体修饰的纤维素气凝胶及其制备方法和应用
CN111760561A (zh) 一种基于MCM-41分子筛表面的As(Ⅲ)离子印迹材料的制备方法
CN110201651A (zh) 一种硅藻土基Cr（Ⅲ）离子印迹吸附材料的制备方法
CN104087749A (zh) 一种含有季铵阳离子和水杨醛肟的硅胶萃取剂
CN108948073B (zh) 一种多羟基倍半硅氧烷的制备方法
CN113368833B (zh) 一种无机-有机絮凝剂及其制备方法
CN114288998B (zh) 一种吸附树脂其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20201002

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication