一种整体式多孔聚合物的制备及其对于痕量元素的吸附性能的初步研.doc

一种整体式多孔聚合物的制备及其对于痕量元素的吸附性能的初步研究 叶鸿 侯琳熙﹡ 王邃 张瑞丰 （宁波市功能材料国家重点实验室培育基地） 宁波大学材料科学与化学工程学院，浙江 宁波 315211 摘要： 文章利用逐步聚合反应，并以二乙烯三胺作为固化剂，以聚乙二醇（Poly-Ethylene Glycol，PEG）作为致孔剂，与环氧树脂（Epoxy resin，EPAu（III）、Pt（IV）、Pd（IV）O359.1 文献标识码：A 随着现代分析技术和分析仪器的发展，元素的检测限已经大幅降低，例如，使用ICP—MS可以检测出ppt级的金属离子。但是，在痕量元素分析过程中其它共存离子的干扰仍然是一个比较严重的问题[1]，如何有效地减少或消除这些干扰，在痕量元素测定前进行必要的预富集与分离就显得非常重要[2]。当样品中存在干扰物质待测组分在样品中分布不均匀待测痕量组分的含量低于测定方法的检测限或没有合适的标准参考物质等情况下[3]一般都必须采用适当的分离富集技术，才能保证获得准确可靠的分析结果。螯合树脂作为一类可与金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料，具有选择性好，吸附容量大等优点，广泛应用于选择性吸附、富集和分离溶液中的痕量金属离子[4]。 [5-6]。然而，这类聚合物主要由烯类单体的自由基聚合制备，由于其聚合热大和反应速率快，容易造成内部孔缺陷多，因此只能用于常规的液相色谱、毛细管电泳、固相微萃取等方面；而且其耐溶剂和耐温度的性能相对较差，使其应用进一步受到限制[7-9]。本文针对上述缺点制备出的整体式多孔聚合物不仅具有较理想的孔结构和表面积，良好的抗酸碱性和稳定性，而且具有合成简单、快速、经济和安全以及吸附速率快、吸附容量大的特点。利用ICP-AES测定方法，本章研究了该整体式多孔聚合物对近10种痕量元素的吸附性能，主要针对痕量Au(III)、Pt(IV)、Pd(IV)等离子的富集酸度、吸附容量等。 1 实验部分 1.1 仪器和试剂 扫描电镜（S-570，Hitachi，Japan根据SEM结果来看：（1）当PEG：EP=1：2时，图4显示分布着一些几十纳米的孔，但孔的数量很少也不够均匀，这是因为致孔剂的加入量较少的缘故。（2）当PEG：EP=1：1时，图5显示出微球凝胶粒、不规则微米孔和连续片层基体组成的形貌。这可能是一些凝胶核在相分离初期形成后，限于界面能和扩散动力学的因素，它们没有足够的机会和时间长大。（3）当PEG：EP=2：1时，如图1所示骨架和孔的情况比较理想。（4）当PEG：EP=3：1时，如图6所示是由环氧树脂微凝胶球搭建成的骨架，与图1相比其骨架松散单薄，孔的平均直径为几个微米，孔的数量也很多，这是因为致孔剂的加入量很大的缘故。（5）当PEG：EP=4：1时，反应结束后不能形成块状，产物呈现乳白色粘稠状半流体。这是因为大量的PEG相当于悬浮介质，聚合生成的环氧树脂微凝胶颗粒悬浮分散于PEG之中，不能互相连接形成巨大的三维网络空间结构，因而呈现的仍然是类似于PEG的粘稠状半流体性质。又由于微凝胶颗粒既不能溶于PEG之中又不能沉淀分离出来，所以呈现出与透明PEG不同的乳白色。 综上所述，选择PEG：EP=2：1，制备出来的多孔聚合物骨架结实，有丰富的微米孔。 2.5 反应温度的选择 对于本实验中大尺寸的整体式多孔聚合物的制备来说，较高的反应温度使得传热能力较差，容易在体系内部形成温度梯，从而形成较多的孔缺陷；而过快的反应速度也会增加相分离的速度。按照实验步骤和前述优化出的实验条件，只改变反应温度分别为60℃，90℃，120℃。（1）在120℃下反应时，会出现宏观上的相分离，即随着固化反应的快速进行，大部分的聚乙二醇被环氧树脂聚合物从固化产物中挤出来了。（2）在90℃下反应时，产物的孔分布非常不均匀而且有很多明显的孔缺陷。（3）在60℃下反应的结果比较理想，故采用其作为反应温度。（注：常温下环氧树脂和二乙烯三胺的固化反应速度太慢，PEG的凝固点大约为50℃左右，因此，不适于选用低于60℃的反应温度）。 2.6 优选条件制备整体式多孔聚合物材的性能研究 现在考察由上述优选条件制备的该整体柱对痕量Au(III)、Pt(IV)、Pd(IV)等离子的富集酸度、吸附容量等性能。准确吸取一定量的含有Au（III）、Pt（IV）和Pd（IV）离子的混合标准溶液七份，按分析程序分别调节pH1.0-7.0进行富集，富集后的溶液蒸发至10ml，定容于10ml容量瓶后用ICP-AES测定。结果表明：Au（III）在pH1.0-5.0,Pt（IV）和Pd（IV）在pH1.0-3.0可以被树脂定量吸附，富集回收率均在95%以上。为了同时测定这些元素，本文选择pH1.0为Au（III）、Pt