離子印跡交聯殼聚糖的制備及其對zn2+的吸附作用

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1、離子印跡交聯殼聚糖的制備及其對Zn2+的吸附作用【摘要】目的合成交聯殼聚糖的離子印跡聚合物并用于對Zn2+的吸附。方法用交聯劑環(huán)氧氯丙烷交聯殼聚糖Zn2+的配合物,并用0.5mol/LHCl洗脫Zn2+得到Zn2+印跡聚合物。結果紅外光譜和X射線光電子能譜的分析表明,在離子印跡過程和離子印跡聚合物對Zn2+的吸收中,殼聚糖氨基上的N原子和仲羥基O原子同時參與Zn2+的配位反應。該離子印跡聚合物對Zn2+的吸附達56.3mg/g,與非印跡交聯殼聚糖相比,其對Zn2+的吸附能力提高1倍以上,同時該印跡聚合物在弱酸中有較好的穩(wěn)定性,可重復使用。結論離子印跡交

2、聯殼聚糖是一種新型高效的金屬離子吸附劑?！娟P鍵詞】殼聚糖鋅離子交聯試劑吸附分子探針技術殼聚糖(chitosan,CTS)分子中存在氨基、羥基及部分酰氨基,能夠選擇性地配位或吸附一些金屬離子,尤其是對過渡金屬離子具有較好的螯合能力,在醫(yī)藥、水處理及環(huán)保等方面的應用已受到廣泛的重視[12]。有關殼聚糖在溶液中對重金屬離子的吸附已有很多報道,但局限于水溶性殼聚糖或高分子量殼聚糖對Zn2+的吸附研究[1,35]。在實際應用中,由于CTS分子中的游離氨基可接受質子成鹽,故在酸性水溶液中可溶解,造成流失,使其應用受到限制。為了改善CTS的溶解性,拓寬其應用范圍,

3、使用戊二醛、甲醛、環(huán)氧氯丙烷等對CTS進行交聯,交聯后的CTS在酸性水溶液中有較好的剛性,不溶脹,不流失,擴大了CTS的應用[67]。但是上述交聯后的產物對金屬離子的吸附量比交聯前降低,選擇性也變差,而且隨交聯度增大,這種效應越明顯,因此有必要改進。筆者采用分子印跡的原理和方法[89],以環(huán)氧氯丙烷(EP)為交聯劑,制得Zn2+離子印跡交聯CTS,比較離子印跡交聯CTS與非印跡交聯CTS對Zn離子的吸附能力,同時用紅外光譜(FTIR)和X射線光電子能譜(XPS)對CTS與Zn2+的配合物的結構和形成機制進行探討,為其在醫(yī)藥及環(huán)保方面的應用創(chuàng)造條件。1

4、材料與方法1.1材料1.1.1試劑CTS(生化試劑,脫乙酰度≥99%,上海伯奧生物科技有限公司);戊二醛(GA,25%~28%),鹽酸(HCl,36%~38%),醋酸(HAc,36%),EP,二乙胺四乙酸二鈉鹽(EDTA),醋酸鋅,硫酸鋅,氨水等試劑均為分析純(上?；瘜W試劑廠)。1.1.2儀器磁力加熱攪拌器(791型,江蘇省金壇市神科儀器廠)；pH酸度計(S3型,上海第二分析儀器廠);傅立葉變換紅外光譜儀(Avatar360型,美國ThermoNicolet公司);X射線光電子能譜儀(VGESCALABMKⅡ型,英國VG公司)。1.2方法1.2.1

5、制備CTS膜將片狀CTS2.0g投入1%HAc溶液100mL中,在室溫下攪拌至完全溶解后靜置,真空脫泡后傾倒在玻璃板上成膜,于室溫晾干24h,稀堿溶液浸泡,蒸餾水洗滌CTS膜至中性,無水乙醇脫水,置于盛有P2O5的干燥器中備用。1.2.2制備殼聚糖鋅(CTSZn)膜將CTS0.50g溶于1%HAc溶液50mL中,在磁力攪拌下加入Zn(Ac)21.66g,攪拌5h,在玻璃板上鑄膜,蒸餾水反復洗滌,無水乙醇脫水,室溫晾干后置于盛有P2O5的干燥器中真空干燥,得到CTSZn膜。1.2.3交聯CTS和CTSZn將上述CTS和CTSZn膜分別投入EP中,

6、在40℃水浴中磁力攪拌48h后,洗凈膜表面殘留的EP,干燥即得到CTSEP和CTSZnEP膜。1.2.4去除CTSZnEP膜中的Zn2+將上述CTSZnEP膜投入0.5mol/LHCl溶液,在40℃水浴中攪拌24h,蒸餾水反復洗滌膜至無殘余Zn2+(<1mg/mL,EDTA絡合滴定法),無水乙醇脫水,室溫晾干后置于盛有P2O5的干燥器中真空干燥,得到CTSZn’EP膜。1.2.5CTSEP和CTSZn’EP對Zn2+的吸附準確稱取CTSEP和CTSZn’EP膜,剪成碎片,加入到Zn2+(硫酸鋅)溶液中,調節(jié)溶液pH值,

7、置于恒溫水浴震蕩器中振蕩24h,使之吸附達到平衡。過濾吸附液,用EDTA絡合滴定法測定Zn2+含量。實驗中溶液的pH值用稀硫酸或稀氨水調節(jié);溶液總體積50mL。用公式計算吸附量:q=(C0C)Vmq:吸附量(mg/g);V:Zn2+溶液體積(mL);m:CTSEP和CTSZn’EP質量(g);C0、C:吸附前后溶液中Zn2+濃度(mg/mL).1.2.6分析FTIR和XPSFTIR分析采用全反射法,掃描區(qū)域從400~4000cm-1,分辨率為2cm-1。XPS分析以AlKα射線作光源,真空室壓力為4.9×10-6Pa,用Cls284.6eV作為內

8、標測定CTSZn、Zn2+和CTS的有關原子內層電子的結合能(E)。2結果2.