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1、宁波大学 硕士学位论文 高分子互穿网络离子印迹聚合物的合成及分离效果研究 姓名：潘俊燕 申请学位级别：硕士 专业：无机化学 指导教师：张瑞丰 20070607 宁波大学硕士学位论文 - - I 高分子互穿网络离子印迹聚合物的合成及分离效果研究 摘 要 本文研究离子印迹技术中适合特定金属离子多点配位的聚合物微环境的构 建成功地制备了可选择性吸附 Cu2+Cd2+Pb2+三种离子的新型印迹聚合物 其特点在于该聚合物体系有两套互穿网络构成第一套网络由环氧树脂和多胺类 固化剂聚合而成第二套网络由单体甲基丙烯酸盐丙烯酰胺和交联剂 N,N-亚 甲基双丙烯酰胺或 1,4-丁二醇双丙烯酸酯在引发剂偶氮二异丁腈
2、(AIBN)引发条件 下聚合而成金属离子作为第二套网络的印迹离子除与两个羧基配位外又与 第一套网络中的两个氨基作用增强对目标离子的识别效果将互穿网络与离子 印迹技术结合起来国内外还没有这方面的报道互穿网络的引入增强了聚合 物的刚性和稳定性同时氨基酰胺基等基团也增强了聚合物的亲水性能提 高了水溶性离子在聚合物网络中的扩散速率 利用红外光谱很好地验证了离子印迹聚合物中功能基团与金属离子的相互 作用用 0.5 molL-1的 HNO3可将印迹聚合物中的金属离子洗脱下来洗脱后的 聚合物用来作为吸附溶液中痕量金属离子的固相吸附剂结果表明pH = 4.05.0 有利于聚合物对目标离子的吸附吸附量随金属离子
3、初始浓度的增大而增大直 至达到最大吸附量铜镉铅三种印迹聚合物对目标离子的最大吸附量分别为 76.0 mgg-1105.7 molg-1138.6 mgg-1通过比较印迹与非印迹聚合物的吸附 量和选择性发现离子印迹聚合物对目标离子的吸附量和选择性都要远远大于非 印迹聚合物吸附与洗脱时溶液的流速均低于 1.0 mlmin-1时才能取得较好的实 验效果无论是电解液还是竞争离子与目标离子共存的情况下对吸附效果均无 显著影响表现出很好的专一识别性和选择性 本文所合成的互穿网络离子印迹聚合物具有很好的可重复利用性和稳定性 所建立的 IIP-SPE 方法其精密度和准确性经过标准样品和实际样品对比验证结 果令
4、人满意该新型金属离子印迹聚合物的合成方法简单快速经济对目标 金属离子具有特异识别性和专一的选择性可以作为特定离子专用吸附剂而得到 广泛应用 关键词关键词离子印迹技术 互穿聚合物网络 分子识别 固相萃取 预 富集 宁波大学硕士学位论文 - - III Synthesis and separation Characteristics of ion-imprinted interpenetrating polymer networks Abstract This paper prepared three (Cu2+, Cd2+ and Pb2+) ionic imprinted interpenet
5、ration polymer networks (IIP). The characteristic of the IIP is that it was formed by two sets of polymer networks. The first polymer network was formed by epoxy gelation with diethylene triamine or triethylenetrtramine. The other was formed by methacrylate polymerization with acrylamide and cross-l
6、inker N,N-methylene-bis-(acrylamide) or 1,4- butanedioldiacrylate. They were interpenetrated each other and formed an interpenetrating polymer network (IPN). In the ionic imprinted polymer system, metal ion as template ion and methacrylic acid as functional monomer formed methacrylate. Simultaneousl
7、y, the metal ion could coordinate with amidogen of the first polymer network. Its the first report to combine interpenetrating networks with ionic imprinting technology. The introduction of interpenetrating networks had strengthened the rigidity and stability of the polymer. Moreover, hydrophilic gr
8、oups of amidogen and amide had enhanced the hydrophilic ability of the polymer and improved the diffused velocity of the soluble ions through the inner of the polymer. The coordination interaction of metal ion and functional groups of the IPN was primarily discussed by FT-IR spectra. The prepared II
9、P was treated with 0.5 molL-1 HNO3 till to remove all of the metal ions, and then the polymer was used as adsorbent for adsorption of trace metal ions from solutions. The experimental results show that trace metal ions can be quantitatively enriched at pH 4.05.0. The amount of metal ions adsorbed pe
10、r unit mass of the imprinted IPN increased with the initial concentration of the metal ions till the average maximum adsorption capacity was obtained. The maximum static adsorption capacities of the three (Cu2+, Cd2+ and Pb2+) ion-imprinted adsorbents were 76.0 mgg-1, 105.7 molg-1 and 138.6 mgg-1, r
11、espectively. Metal ions can be adsorbed and eluted at the flow rate below 1.0 mlmin-1. Moreover, the IIP can be suitably used as adsorbent for target ions both in high concentration of electrolytes and in the presence of competitor species. The adsorption capacity of the metal ionic imprinted IPN is
12、 much higher than non-imprinted one. And the IIP shows superior reusability and stability in practical applications towards environmental 宁波大学硕士学位论文 - - IV samples and it can be used several times without considerable loss of adsorption capacity. The accuracy and precision of the analytical method w
13、as determined by analyzing standard solutions. The analytical results for the standard solutions are in good agree with the certified values. The synthesis method of the IIP is simple, rapid, and economic. And the metal ionic imprinted polymer IPN is a very suitable SPE adsorbent for trace metal ion
14、s adsorption from surrounding environment. Key Words: Ion-imprinting technology, Interpenetrating polymer networks, Metal ionic imprinted polymer, Preconcentration, Solid-phase extraction 独 创 性 声 明 独 创 性 声 明 本人郑重声明 所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得研究成果尽我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外论文中不包 含其他人已经发表或撰写的研究成果 也不包含为获得宁波大
15、学或其他教育机 构的学位或证书所使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意 签名_ 日期_ 关于论文使用授权的声明 关于论文使用授权的声明 本人完全了解宁波大学有关保留使用学位论文的规定即学校有权保 留送交论文的复印件 允许论文被查阅和借阅 学校可以公布论文的全部或部 分内容可以采用影印缩印或其他复制手段保存论文 保密的论文在解密后应遵循此规定保密的论文在解密后应遵循此规定 签名_ 导师签名_ 日期_ 宁波大学硕士学位论文 - - 7 引 言 分子印迹(Molecular Imprinting)是近年来基于分子识别理论而迅速发展起来的 一个新
16、的研究领域它的出现是受人们对抗体-抗原及酶-底物的专一性认识的启 发20 世纪 70 年代Wulff 等进行了一系列的开创性工作自此以后这一技术 开始飞速发展每年发表的有关分子印迹技术的理论分子印迹聚合物(Molecular Imprinted Polymer, MIP)的合成及应用的论文数直线上升这与 MIP 所具有的独 特的化学多样性预定选择性高度稳定性很长的使用寿命及制备相对简单等 优点是分不开的由于 MIP 具有上述优点目前它已被应用于色谱分离固相 萃取MIP 模拟抗体的药物分析仿生传感器选择性催化剂等领域中并已成 为目前化学研究的热点 离子印迹聚合物(Ionic Imprinted Polymer, IIP)是在分子印迹的基础上发展起 来的与分子印迹不同的是其印迹离子与功能单体之间的结合作用是金属配合 作用与共价作用和非共价作用相比金属配合作用既有足够的稳定性同时配 体交换动力学又相当快键的强度可以通过实验条件来控制发生聚合反应
