浅谈重金属离子印迹技术

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1、浅谈重金属离子印迹技术　　摘要：离子印迹技术作为分子印迹技术的一个重要分支，在水体重金属离子污染分析及处理等环节中可以起到良好的作用，其具有传统重金属离子的检测技术不具备的制备简单、识别性能强、检测速率快、结构稳定等特性。本文中，笔者在概述离子印迹技术的基础上，探讨离子印迹聚合物的多种制备方法以及其在实际检测中的应用，最后对离子印迹技术未来的发展做出展望。　　关键词：离子印迹；聚合物制备；重金属离子　　中图分类号：X703文献标识码：A　　重金属离子污染日益严重，且重金属产生毒性的浓度一般都较小，不易直接检测，以往的重金属分析检测方法包括原子吸收光

2、谱法、原子发射光谱法等。传统的检测方法需要对被检测样品进行烦琐的预先处理，而离子印迹技术则在很大程度上改进了传统检测方法的缺陷。文中，笔者首先对离子印迹技术进行简单概述，同时列举了离子印迹聚合物的多种制备方法及其原理，再简单介绍其在实际检测中的应用，并对金属离子印迹技术未来的发展做出展望。　　1.离子印迹技术概述6　　众所周知，重金属在自然界不能被降解，在自然界的重金属离子不仅污染了大气和土壤，而且经由地下水等途径进入人体，严重侵害人体的健康。重金属污染源中最主要的有铅（Pb）、汞（Hg）、铜（Cu）、镉（Cd）和铬（Cr）等元素，除这常见的五类重

3、金属污染外，砷（As）的化学性质也与重金属元素有一定的相似性，故常常也被归入重金属污染源类别中。铅在石油冶炼、含铅涂料、采矿等工业生产中有着广泛应用，其为一种常见的有毒重金属，铅以阳离子化学形态存在于自然界中，经由食物链最后进入人体。铅在人体中积累到一定的程度时，会对人体的消化系统和中枢神经系统造成不可逆的伤害；汞是一种在常压常温下呈液态的金属元素，也是一种剧毒的重金属元素，其在自然界中会经由水体中的微生物到鱼类到人体和呼入含汞气体两种途径进入人体中，进而严重损害了人体的呼吸道、消化道和肾脏；镉在人体中富集后，会导致人体骨质疏松同时会诱发癌症；铜是

4、人体必备的金属元素，但是过量的铜离子却严重侵害人体的健康。　　如图1所示，当离子与聚合物接触时，离子会和聚合物以共价键或非共价键的形式结合，形成多个作用位置，再将交联剂加入，交联剂的作用是将离子和聚合物的相互作用过程记忆下来，待离子和聚合物反应完成之后，再将反应完成之后的聚合物上的离子除去，原来的聚合物就会形成与目标离子的三位空间模型配对的三位空间空穴，再通过对三位空穴的分析，便能很好地检测原来的目标离子。6　　按照分子与功能体之间的结合方式，分子印迹技术可分为共价型、非共价型及半共价型等类型。在离子印迹技术中，大多数的金属离子与功能体之间是通过螯

5、合作用来结合的。螯合作用是一种由离子和某些合乎一定条件的同一多齿配位体的两个或两个以上配位原子键合成具有环状结构的配合物的过程，相对于氢键，螯合作用更像是共价型的作用结合。相对于非共价作用，螯合作用的配对更加稳定，而且能通过改变外界的环境来控制配位键的断裂与结合的作用速度。因此，这种离子印迹技术具有很强的可控性和稳定性。　　通常离子印迹的过程分为3步，如图1所示，第一步为金属离子与功能单体通过螯合作用形成复合物；第二步为加入交联剂和引发剂，形成的复合物会发生聚合反应；第三步为采用一定的方法洗去聚合物上的金属离子。　　2.离子印迹聚合物的制备方法　　

6、离子印迹聚合物的制备方法是离子印迹技术的关键技术，离子印迹聚合物的制备通常以阴阳离子为模板，在保留分子印迹聚合物的特点的基础上，再通过静电、配位等式结合。　　2.1本体聚合法　　本体聚合法是将模板离子、功能单体、交联剂和引发剂以一定的比例溶解在惰性溶剂中聚合形成，本体聚合法具有工艺简单、制备周期较短等优点。　　2.2表面印迹及其与溶胶凝胶法结合　　表面离子印迹技术所用到的载体的表面积很大，因此结合点在载体的表面，这有利于模板离子与载体结合，增大了离子的吸附量，并提高了离子的吸附选择性。　　2.3悬浮聚合法6　　悬浮聚合的方法具体如下：首先将功能单体

7、等量溶解于有机溶剂，将溶剂充分搅拌形成悬浮液，在悬浮液中加入引发剂（可引发聚合反应），聚合后会产生球形的聚合物。　　2.4乳液聚合法　　乳液聚合法与本体聚合法有一些相似点，但是又区别于本体聚合法。其具体做法为将模板离子、功能单体、交联剂溶解在有机溶剂中，而后加入一定量的表面活性剂和引发剂，以达到聚合的目的，最后聚合形成的是均匀的球形聚合物。　　2.5沉淀聚合法　　沉淀聚合法，顾名思义，最终产生的聚合物会沉淀在反应器的底部，发生聚合反应后，聚合物是固体产生沉淀现象。　　3.重金属离子印迹技术的实际应用　　目前我国的经济正处于快速发展的阶段，但是所面临

8、的问题也日益严峻，经济发展所带来环境污染问题也越来越被大家所重视。重金属污染问题在我国依然严重，其严重威胁了人类的生存与发