CN103059206B - 一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法及苏丹红磁性分子印迹聚合物的使用方法 - Google Patents

Abstract

一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法及苏丹红磁性分子印迹聚合物的使用方法，它涉及一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法及使用方法。本发明的目的是要解决现有分离/纯化苏丹红I磁性分子印迹聚合物合成过程中会存在“溶液聚合”现象，及得到的分离/纯化苏丹红I磁性分子印迹聚合物具有不均匀的空间网络结构的问题。制备方法：一、Fe₃O₄的制备；二、磁性SiO₂的制备；三、氨基化磁性SiO₂的制备；四、引发剂/磁性SiO₂的制备；五、聚合反应。使用方法：将苏丹红磁性分子印迹聚合物加入带有苏丹红的样品溶液中，然后依次经过振荡反应、磁性分离和洗脱。本发明主要用于制备苏丹红磁性分子印迹聚合物。

Description

一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法及苏丹红磁性分子印迹聚合物的使用方法

技术领域

本发明涉及一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法及使用方法。

背景技术

苏丹红是一类脂溶性有机着色剂，因为其色牢度和低廉的价格而被广泛应用于工业着色，主要品种有苏丹红I、苏丹红II、苏丹红III和苏丹红IV。研究表明，苏丹红在生物体内可以被还原代谢为各种苯胺类物质，会导致老鼠和兔子在肝脏或膀胱中长出肿瘤，被认为是人类可能的致癌物质。但不少商家仍在产品中非法添加苏丹红，全球相继爆出在辣椒制品、蛋制品及化妆品中发现苏丹红的新闻。然而，传统的提取分离苏丹红的技术存在着步骤复杂、消耗有机溶剂量多和选择性低等缺点，因此建立一种有效的苏丹红提取分离方法尤为重要。

分子印迹聚合物，是一种对目标分子具有高选择性的特殊材料。它具有预定性、特异识别性和广泛适用性三大特点。磁性分子印迹聚合物是在分子印迹聚合物的内部埋入磁性材料后得到的聚合物，其独特的性质就是它们可以在外加磁场的作用下，轻易地把目标物从样品溶液中选择性地分离出来。目前大多采用传统的自由基聚合技术制备磁性分子印迹聚合物，在体系中不可避免会存在少量的“溶液聚合”现象，并且难于控制自由基链增长和终止，这就导致了分子印迹聚合物具有不均匀的空间网络结构，进一步将会影响到分子印迹聚合物对模板分子的亲和性及选择性。例如在已公开专利《一种分离/纯化苏丹红I磁性分子印迹聚合物的制备方法》（申请号：201110252472.2）中公开一种分离/纯化苏丹红I磁性分子印迹聚合物的制备方法，方法如下：“将苏丹红I、甲基丙烯酸溶于乙腈，加入交联剂、引发剂和乙腈基磁流体，在无氧条件下发生反应，分离反应生成的微球，采用索氏萃取洗脱微球中的苏丹红I，干燥；所述的交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯；所述苏丹红I、甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩尔比为1:4:8~16；所述反应的温度为60～65℃，时间为20~30h；所述乙腈基磁流体为经γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性的Fe₃O₄颗粒乙腈溶液；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述偶氮二异丁腈与甲基丙烯酸的重量摩尔比为0.6~1.0g:4×10^-3mol；索氏萃取前，将微球溶于索氏萃取所使用的洗脱剂中，超声处理20～60min；所述索氏萃取所使用的洗脱剂为甲醇/乙酸溶液”。虽然该专利成功制备出分离/纯化苏丹红I磁性分子印迹聚合物，但是在分离/纯化苏丹红I磁性分子印迹聚合物合成过程中会存在少量的“溶液聚合”现象，难于控制自由基链的增长和终止，导致得到的分离/纯化苏丹红I磁性分子印迹聚合物具有不均匀的空间网络结构，影响苏丹红I磁性分子印迹聚合物对苏丹红I的亲和性及选择性。

发明内容

本发明的目的是要解决现有分离/纯化苏丹红I磁性分子印迹聚合物合成过程中会存在“溶液聚合”现象，及得到的分离/纯化苏丹红I磁性分子印迹聚合物具有不均匀的空间网络结构的问题，而提供一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法及苏丹红磁性分子印迹聚合物的使用方法。

一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、Fe₃O₄的制备：首先将FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O完全溶解于蒸馏水中，然后在水浴温度为80℃~90℃下恒温加热，加热至80℃~90℃后在氮气保护下加入NH₃·H₂O，并在温度为80℃~90℃和搅拌速度为400rmp~600rmp条件下反应1h~2h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到黑色固体产物，采用蒸馏水洗涤黑色固体产物，洗涤至洗涤后废水的pH呈中性为止，烘干至恒重后即得到Fe₃O₄；步骤一中所述的FeCl₂·4H₂O与FeCl₃·6H₂O的摩尔比为1:(1.9~2)；步骤一中所述的FeCl₂·4H₂O与NH₃·H₂O的摩尔比为1:(8~9)；

二、磁性SiO₂的制备：首先将质量分数为20%~50%的乙醇水溶液、NH₃·H₂O和正硅酸四乙酯依次加入装有Fe₃O₄的容器中，并在室温和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到棕色固体产物，采用蒸馏水洗涤棕色固体产物，洗涤至洗涤后废水的pH呈中性为止，烘干至恒重后即得到外层包裹着SiO₂的Fe₃O₄，即磁性SiO₂；步骤二中所述的Fe₃O₄的质量与质量分数为20%~50%的乙醇水溶液的体积比为(0.2g~2g):100mL；步骤二中所述的NH₃·H₂O与质量分数为20%~50%的乙醇水溶液的体积比为(2~4):100；步骤二中所述的正硅酸四乙酯与质量分数为20%~50%的乙醇水溶液的体积比为(3~5):100；

三、氨基化磁性SiO₂的制备：在氮气保护下将甲苯和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入装有磁性SiO₂的容器中，并在温度为80℃~110℃和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，反应完成后，利用磁铁进行磁性分离，得到褐色固体产物，再依次采用甲苯和乙醇洗涤褐色固体产物，烘干至恒重后即得到氨基化磁性SiO₂；步骤三中所述的磁性SiO₂的质量与甲苯的体积比为1g:(10mL~40mL)；步骤三中所述的磁性SiO₂的质量与3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为1g:(1mL~5mL)；

四、引发剂/磁性SiO₂的制备：首先将甲苯加入装有氨基化磁性SiO₂的容器中，然后置于冰浴中降温，降温至0℃在氮气保护下加入三乙胺，然后逐滴加入质量分数为20%～50%的2-溴代异丁酰溴/甲苯溶液，并在冰浴和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应0.5h~1h，再在室温和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到淡黄色固体产物，再依次采用甲苯和乙醇洗涤淡黄色固体产物，烘干至恒重后即得到引发剂/磁性SiO₂；步骤四中所述的氨基化磁性SiO₂的质量与甲苯的体积比为1g:(10mL~40mL)；步骤四中所述的氨基化磁性SiO₂的质量与三乙胺的体积比为1g:(1mL~4mL)；步骤四中所述的氨基化磁性SiO₂的质量与质量分数为20%～50%的2-溴代异丁酰溴/甲苯溶液的体积比为1g:(8mL~15mL)；

五、聚合反应：①、首先将模板分子、聚合溶剂I和功能单体混合均匀，并静置1h~12h，得到预聚合溶液，②、首先将聚合溶剂II加入装有引发剂/磁性SiO₂的容器中，然后置于温度为50℃~80℃水浴中加热，恒温后在氮气保护下加入预聚合溶液、交联剂、配体和催化剂，并在水浴温度为50℃~80℃和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，然后转移至冰浴中，降温至0℃，然后利用磁铁进行磁性分离，得到红褐色聚合物，采用溶剂洗涤红褐色聚合物，然后采用体积分数为5%~20%的乙酸/甲醇溶液进行索氏提取12h~48h，得到棕黄色聚合物，将棕黄色聚合物烘干至恒重后即得到苏丹红磁性分子印迹聚合物；步骤五①中所述的模板分子为苏丹红I、苏丹红II、苏丹红III或苏丹红IV；步骤五①中所述的聚合溶剂I为甲苯、氯仿、二氯甲烷或乙腈；步骤五①中所述的功能单体为甲基丙烯酸、乙烯基吡啶、丙烯酰胺或4-乙烯苯胺；步骤五①中所述的模板分子的物质的量与聚合溶剂的体积比为1mmol:(5mL~15mL)；步骤五①中所述的模板分子与功能单体的摩尔比为1:(4~10)；步骤五②中所述的聚合溶剂II为甲苯、氯仿、二氯甲烷或乙腈；步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与聚合溶剂II的体积比为1g:(15mL~40mL)；步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与预聚合溶液的体积比为1g:(5mL~15mL)；步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与交联剂的体积比为1g:(2mL~4mL)；步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与配体的体积比为1g:(0.01mL～0.1mL)；步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂与催化剂的质量比为1g:(10mg~40mg)；步骤五②中所述的配体为五甲基二乙烯基三胺。

上述苏丹红磁性分子印迹聚合物的使用方法，具体是按以下步骤完成的：首先将苏丹红磁性分子印迹聚合物加入带有苏丹红的样品溶液中，然后转移至振荡器上，并在振荡转速为200rmp~300rmp下振荡反应0.5min~30min，然后利用磁铁进行磁性分离，分离得到的产物采用洗脱剂进行洗脱，即完成将苏丹红从带有苏丹红的样品溶液中分离出来；所述的苏丹红磁性分子印迹聚合物的质量与带有苏丹红的样品溶液的体积比为1mg:(0.5mL~2mL)；所述的苏丹红磁性分子印迹聚合物的质量与洗脱剂的体积比为1mg:(0.1mL~0.3mL)。

本发明优点：一、本发明采用原子转移自由基聚合技术合成苏丹红磁性分子印迹聚合物，可以很好的实现聚合的可控性，且具有更宽的单体选择范围、原料易得、实施条件比较温和；且可以使印迹位点形成于表面，很好地提高印迹位点与模板分子的结合速度，提高聚合物的吸附分离效率；二、本发明制备的苏丹红磁性分子印迹聚合物对苏丹红吸附速度较快，在短时间（20min）内即可达到吸附平衡，且本发明制备的苏丹红磁性分子印迹聚合物具有很好的磁性，其饱和磁化强度可达12emu·g^-1~16emu·g^-1；三、应用本发明制备的苏丹红磁性分子印迹聚合物提取分离苏丹红时，操作更为简便，且实现了选择性分离，得到了较高的回收率(回收率为90%～100%)。

附图说明

图1是试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的红外光谱图；图2是试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的磁滞回线；图3是试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的吸附动力学曲线图；图4是试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的一级动力学拟合曲线图；图5是试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的二级动力学拟合曲线图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、Fe₃O₄的制备：首先将FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O完全溶解于蒸馏水中，然后在水浴温度为80℃~90℃下恒温加热，加热至80℃~90℃后在氮气保护下加入NH₃·H₂O，并在温度为80℃~90℃和搅拌速度为400rmp~600rmp条件下反应1h~2h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到黑色固体产物，采用蒸馏水洗涤黑色固体产物，洗涤至洗涤后废水的pH呈中性为止，烘干至恒重后即得到Fe₃O₄；

二、磁性SiO₂的制备：首先将质量分数为20%~50%的乙醇水溶液、NH₃·H₂O和正硅酸四乙酯依次加入装有Fe₃O₄的容器中，并在室温和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到棕色固体产物，采用蒸馏水洗涤棕色固体产物，洗涤至洗涤后废水的pH呈中性为止，烘干至恒重后即得到外层包裹着SiO₂的Fe₃O₄，即磁性SiO₂；

三、氨基化磁性SiO₂的制备：在氮气保护下将甲苯和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入装有磁性SiO₂的容器中，并在温度为80℃~110℃和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，反应完成后，利用磁铁进行磁性分离，得到褐色固体产物，再依次采用甲苯和乙醇洗涤褐色固体产物，烘干至恒重后即得到氨基化磁性SiO₂；

四、引发剂/磁性SiO₂的制备：首先将甲苯加入装有氨基化磁性SiO₂的容器中，然后置于冰浴中降温，降温至0℃在氮气保护下加入三乙胺，然后逐滴加入质量分数为20%～50%的2-溴代异丁酰溴/甲苯溶液，并在冰浴和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应0.5h~1h，再在室温和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到淡黄色固体产物，再依次采用甲苯和乙醇洗涤淡黄色固体产物，烘干至恒重后即得到引发剂/磁性SiO₂；

五、聚合反应：①、首先将模板分子、聚合溶剂I和功能单体混合均匀，并静置1h~12h，得到预聚合溶液，②、首先将聚合溶剂II加入装有引发剂/磁性SiO₂的容器中，然后置于温度为50℃~80℃水浴中加热，恒温后在氮气保护下加入预聚合溶液、交联剂、配体和催化剂，并在水浴温度为50℃~80℃和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，然后转移至冰浴中，降温至0℃，然后利用磁铁进行磁性分离，得到红褐色聚合物，采用溶剂洗涤红褐色聚合物，然后采用体积分数为5%~20%的乙酸/甲醇溶液进行索氏提取12h~48h，得到棕黄色聚合物，将棕黄色聚合物烘干至恒重后即得到苏丹红磁性分子印迹聚合物。

本实施方式步骤一中所述的FeCl₂·4H₂O与FeCl₃·6H₂O的摩尔比为1:(19~2)；本实施方式步骤一中所述的FeCl₂·4H₂O与NH₃·H₂O的摩尔比为1:(8~9)。

本实施方式步骤二中所述的Fe₃O₄的质量与质量分数为20%~50%的乙醇水溶液的体积比为(0.2g~2g):100mL；本实施方式步骤二中所述的NH₃·H₂O与质量分数为20%~50%的乙醇水溶液的体积比为(2~4):100；本实施方式步骤二中所述的正硅酸四乙酯与质量分数为20%~50%的乙醇水溶液的体积比为(3~5):100。

本实施方式步骤三中所述的磁性SiO₂的质量与甲苯的体积比为1g:(10mL~40mL)；本实施方式步骤三中所述的磁性SiO₂的质量与3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为1g:(1mL~5mL)。

本实施方式步骤四中所述的氨基化磁性SiO₂的质量与甲苯的体积比为1g:(10mL~40mL)；本实施方式步骤四中所述的氨基化磁性SiO₂的质量与三乙胺的体积比为1g:(1mL~4mL)；本实施方式步骤四中所述的氨基化磁性SiO₂的质量与质量分数为20%~50%的2-溴代异丁酰溴/甲苯溶液的体积比为1g:(8mL~15mL)。

本实施方式步骤五①中所述的模板分子为苏丹红I、苏丹红II、苏丹红III或苏丹红IV；本实施方式步骤五①中所述的聚合溶剂I为甲苯、氯仿、二氯甲烷或乙腈；本实施方式步骤五①中所述的功能单体为甲基丙烯酸、乙烯基吡啶、丙烯酰胺或4-乙烯苯胺；本实施方式步骤五①中所述的模板分子的物质的量与聚合溶剂的体积比为1mmol:(5mL~15mL)；本实施方式步骤五①中所述的模板分子与功能单体的摩尔比为1:(4~10)；本实施方式步骤五②中所述的聚合溶剂II为甲苯、氯仿、二氯甲烷或乙腈；本实施方式步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与聚合溶剂II的体积比为1g:(15mL~40mL)；本实施方式步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与预聚合溶液的体积比为1g:(5mL~15mL)；本实施方式步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与交联剂的体积比为1g:(2mL~4mL)；本实施方式步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与配体的体积比为1g:(0.01mL～0.1mL)；本实施方式步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂与催化剂的质量比为1g:(10mg~40mg)；本实施方式步骤五②中所述的配体为五甲基二乙烯基三胺。

本实施方式采用原子转移自由基聚合技术合成苏丹红磁性分子印迹聚合物，可以很好的实现聚合的可控性，且具有更宽的单体选择范围、原料易得、实施条件比较温和；且可以使印迹位点形成于表面，很好地提高印迹位点与模板分子的结合速度，提高聚合物的吸附分离效率。

本实施方式制备的苏丹红磁性分子印迹聚合物对苏丹红吸附速度较快，在短时间（20min）内即可达到吸附平衡，且本实施方式制备的苏丹红磁性分子印迹聚合物具有很好的磁性，其饱和磁化强度可达12emu·g^-1~16emu·g^-1。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤五②中所述的交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯。其他与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤五②中所述的催化剂为CuCl或CuBr。其他与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤五②中所述的溶剂为甲苯、氯仿、二氯甲烷或乙腈。其他与具体实施方式一至三相同。

具体实施方式五：本实施方式是具体实施方式一所述的苏丹红磁性分子印迹聚合物的使用方法，具体是按以下步骤完成的：首先将苏丹红磁性分子印迹聚合物加入带有苏丹红的样品溶液中，然后转移至振荡器上，并在振荡转速为200rmp~300rmp下振荡反应0.5min~30min，然后利用磁铁进行磁性分离，分离得到的产物采用洗脱剂进行洗脱，即完成将苏丹红从带有苏丹红的样品溶液中分离出来。

本实施方式所述的苏丹红磁性分子印迹聚合物的质量与带有苏丹红的样品溶液的体积比为1mg:(0.25mL~5mL)；本实施方式所述的苏丹红磁性分子印迹聚合物的质量与洗脱剂的体积比为1mg:(0.05mL~0.2mL)。

应用具体实施方式一制备的苏丹红磁性分子印迹聚合物提取分离苏丹红时，操作更为简便，且实现了选择性分离，得到了较高的回收率(回收率为90%～100%)。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五的不同点是：所述的洗脱剂为体积分数为5%～20%的乙酸/甲醇溶液。其他与具体实施方式五相同。

采用下述试验验证本发明效果：

试验一：一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、Fe₃O₄的制备：首先将10mmol的FeCl₂·4H₂O和20mmol的FeCl₃·6H₂O完全溶解于100mL的蒸馏水中，然后在水浴温度为85℃下恒温加热，加热至85℃后在氮气保护下加入80mmol的NH₃·H₂O，并在温度为85℃和搅拌速度为500rmp条件下反应1h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到黑色固体产物，采用蒸馏水洗涤黑色固体产物，洗涤至洗涤后废水的pH呈中性为止，烘干至恒重后即得到Fe₃O₄；

二、磁性SiO₂的制备：首先将100mL的质量分数为20%的乙醇水溶液、3mL的NH₃·H₂O和4mL的正硅酸四乙酯依次加入装有1.0g Fe₃O₄的容器中，并在室温和搅拌速度为200rmp条件下搅拌反应24h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到棕色固体产物，采用蒸馏水洗涤棕色固体产物，洗涤至洗涤后废水的pH呈中性为止，烘干至恒重后即得到外层包裹着SiO₂的Fe₃O₄，即磁性SiO₂；

三、氨基化磁性SiO₂的制备：在氮气保护下将20mL的甲苯和4mL的3-氨丙基三乙氧基硅烷加入装有1g磁性SiO₂的容器中，并在温度为90℃和搅拌速度为200rmp条件下搅拌反应24h，反应完成后，然后利用磁铁进行磁性分离，得到褐色固体产物，再依次采用甲苯和乙醇洗涤褐色固体产物，烘干至恒重后即得到氨基化磁性SiO₂；

四、引发剂/磁性SiO₂的制备：首先将20mL的甲苯加入装有1g氨基化磁性SiO₂的容器中，然后置于冰浴中降温，降温至0℃在氮气保护下加入2mL的三乙胺，然后逐滴加入10mL的质量分数为30%的2-溴代异丁酰溴/甲苯溶液，并在冰浴和搅拌速度为300rmp条件下搅拌反应0.5h，再在室温和搅拌速度为300rmp条件下搅拌反应24h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到淡黄色固体产物，再依次采用甲苯和乙醇洗涤淡黄色固体产物，烘干至恒重后即得到引发剂/磁性SiO₂；

五、聚合反应：①、首先将1mmol的苏丹红IV、10mL的甲苯和4mmol的丙烯酰胺混合均匀，并静置8h，得到预聚合溶液，②、首先将20mL的甲苯加入装有1g引发剂/磁性SiO₂的容器中，然后置于温度为60℃水浴中加热，恒温后在氮气保护下加入步骤五①制备的预聚合溶液、10mmol的乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.033mL的五甲基二乙烯基三胺和15mg的CuBr，并在水浴温度为60℃和搅拌速度为300rmp条件下搅拌反应24h，转移至冰浴中，降温至0℃，然后利用磁铁进行磁性分离，得到红褐色聚合物，采用溶剂洗涤红褐色聚合物，然后采用体积分数为10%的乙酸/甲醇溶液进行索氏提取24h，得到棕黄色聚合物，将棕黄色聚合物烘干至恒重后即得到苏丹红IV磁性分子印迹聚合物。

采用傅里叶红外光谱仪检测本试验制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物，检测结果如图1所示，图1是试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的红外光谱图，通过图1可知：3359cm^-1是O-H的伸缩振动吸收峰，1669cm^-1和1538cm^-1是N-H的特征峰，1092cm^-1是Si-O-Si的特征峰，582cm^-1是Fe-O的吸收峰；通过上述信息可知苏丹红IV分子印迹聚合物通过原子转移自由基聚合技术成功接枝到磁性二氧化硅上面，得到苏丹红IV磁性分子印迹聚合物，因此苏丹红IV磁性分子印迹聚合物具备Fe₃O₄的磁性，且对具有对苏丹红IV有选择性吸附性能。

采用振动样品磁强计对本试验制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物进行检测，检测结果如图2所示，图2是本试验制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的磁滞回线，通过图2可知本试验制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的饱和磁化强度为13.97emu g^-1；证明本试验制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物具有很强的磁性，可以很好的实现磁性分离。

试验二：苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的使用方法，具体是按以下步骤完成的：首先将10mg的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物加入10mL带有苏丹红IV的样品溶液中，然后转移至振荡器上，并在振荡转速为250rmp下振荡反应0.5min，然后利用磁铁进行磁性分离，分离得到的产物采用2mL体积分数为10%的乙酸/甲醇溶液进行洗脱，即完成将苏丹红IV从带有苏丹红IV的样品溶液中分离出来，得到处理后溶液。

本试验所述的带有苏丹红IV的样品溶液中苏丹红IV的浓度为15mg·L^-1。

本试验所述的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物是试验一制备的。

试验三：本试验与试验二的不同点是：在振荡转速为250rmp下振荡反应1min。其他试验二相同。

试验四：本试验与试验二的不同点是：在振荡转速为250rmp下振荡反应3min。其他试验二相同。

试验五：本试验与试验二的不同点是：在振荡转速为250rmp下振荡反应5min。其他试验二相同。

试验六：本试验与试验二的不同点是：在振荡转速为250rmp下振荡反应10min。其他试验二相同。

试验七：本试验与试验二的不同点是：在振荡转速为250rmp下振荡反应15min。其他试验二相同。

试验八：本试验与试验二的不同点是：在振荡转速为250rmp下振荡反应20min。其他试验二相同。

用液相色谱检测苏丹红IV的含量，得到其回收率为92.13%。

试验九：本试验与试验二的不同点是：在振荡转速为250rmp下振荡反应30min。其他试验二相同。

采用液相色谱对试验二至试验九得到的处理后溶液进行检测，其中样品溶液中苏丹红IV的初始浓度为15mg·L^-1。根据公式计算Q_t（Q_t为苏丹红IV磁性分子印迹聚合物在不同时间对苏丹红IV的吸附量），其中C₀为苏丹红IV的初始浓度，C_eq为处理后溶液中苏丹红IV的浓度，V为样品溶液的体积，m为苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的质量；经计算可得试验二至试验九的Q_t分别为11.92mg·g^-1，12.1mg·g^-1，12.35mg·g^-1，12.77mg·g^-1，13.21mg·g^-1，13.56mg·g^-1，13.8mg·g^-1和13.85mg·g^-1。经拟合后结果如图3所示。图3是试验一苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的吸附动力学曲线图；通过图3可以得知试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物对苏丹红IV的吸附动力学较快，在20min内即可达到吸附平衡。

根据动力学一级方程 $\log (Q_{\mathrm{ep}}-Q_t)\text{=log}{Q}_{1\mathrm{cal}}-\frac{k_{1}t}{2.303}$ 对图3中的吸附动力学曲线进行拟合，其中，Q_eq表示苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的平衡吸附量，Q_t表示苏丹红IV磁性分子印迹聚合物在不同时间的吸附量，Q_1cal表示动力学一级反应方程的理论吸附量，k₁表示动力学一级反应速率常数，t表示时间，拟合结果如图4所示，图4是试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的一级动力学拟合曲线，通过Origin7.5作图软件进行拟合，得到试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的一级动力学拟合曲线的线性方程的相关系数R²为0.9681。

根据动力学二级方程对图3中的吸附动力学曲线图进行拟合，其中，Q_t表示苏丹红IV磁性分子印迹聚合物在不同时间的吸附量，Q_2cal表示动力学二级反应方程的理论吸附量，k₂表示动力学一级反应速率常数，t表示时间。拟合结果如图5所示，图5是试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的二级动力学拟合曲线，通过Origin7.5作图软件进行拟合，得到试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物的二级动力学拟合曲线的线性方程的相关系数R²为0.9997，与图4对比可知试验一制备的苏丹红IV磁性分子印迹聚合物对苏丹红的吸附符合二级动力学模型。

Claims (6)

1.一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法是按以下步骤完成的：

一、Fe₃O₄的制备：首先将FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O完全溶解于蒸馏水中，然后在水浴温度为80℃~90℃下恒温加热，加热至80℃~90℃后在氮气保护下加入NH₃·H₂O，并在温度为80℃~90℃和搅拌速度为400rmp~600rmp条件下反应1h~2h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到黑色固体产物，采用蒸馏水洗涤黑色固体产物，洗涤至洗涤后废水的pH呈中性为止，烘干至恒重后即得到Fe₃O₄；步骤一中所述的FeCl₂·4H₂O与FeCl₃·6H₂O的摩尔比为1:(1.9~2)；步骤一中所述的FeCl₂·4H₂O与NH₃·H₂O的摩尔比为1:(8~9)；

二、磁性SiO₂的制备：首先将质量分数为20%~50%的乙醇水溶液、NH₃·H₂O和正硅酸四乙酯依次加入装有Fe₃O₄的容器中，并在室温和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到棕色固体产物，采用蒸馏水洗涤棕色固体产物，洗涤至洗涤后废水的pH呈中性为止，烘干至恒重后即得到外层包裹着SiO₂的Fe₃O₄，即磁性SiO₂；步骤二中所述的Fe₃O₄的质量与质量分数为20%~50%的乙醇水溶液的体积比为(0.2g~2g):100mL；步骤二中所述的NH₃·H₂O与质量分数为20%~50%的乙醇水溶液的体积比为(2~4):100；步骤二中所述的正硅酸四乙酯与质量分数为20%~50%的乙醇水溶液的体积比为(3~5):100；

三、氨基化磁性SiO₂的制备：在氮气保护下将甲苯和3-氨丙基三乙氧基硅烷加入装有磁性SiO₂的容器中，并在温度为80℃~110℃和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，反应完成后，利用磁铁进行磁性分离，得到褐色固体产物，再依次采用甲苯和乙醇洗涤褐色固体产物，烘干至恒重后即得到氨基化磁性SiO₂；步骤三中所述的磁性SiO₂的质量与甲苯的体积比为1g:(10mL~40mL)；步骤三中所述的磁性SiO₂的质量与3-氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为1g:(1mL~5mL)；

四、引发剂/磁性SiO₂的制备：首先将甲苯加入装有氨基化磁性SiO₂的容器中，然后置于冰浴中降温，降温至0℃后在氮气保护下加入三乙胺，然后逐滴加入质量分数为20%~50%的2-溴代异丁酰溴/甲苯溶液，并在冰浴和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应0.5h~1h，再在室温和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，然后利用磁铁进行磁性分离，得到淡黄色固体产物，再依次采用甲苯和乙醇洗涤淡黄色固体产物，烘干至恒重后即得到引发剂/磁性SiO₂；步骤四中所述的氨基化磁性SiO₂的质量与甲苯的体积比为1g:(10mL~40mL)；步骤四中所述的氨基化磁性SiO₂的质量与三乙胺的体积比为1g:(1mL~4mL)；步骤四中所述的氨基化磁性SiO₂的质量与质量分数为20%～50%的2-溴代异丁酰溴/甲苯溶液的体积比为1g:(8mL~15mL)；

五、聚合反应：①、首先将模板分子、聚合溶剂I和功能单体混合均匀，并静置1h~12h，得到预聚合溶液，②、首先将聚合溶剂II加入装有引发剂/磁性SiO₂的容器中，然后置于温度为50℃~80℃水浴中加热，恒温后在氮气保护下加入预聚合溶液、交联剂、配体和催化剂，并在水浴温度为50℃~80℃和搅拌速度为200rmp~300rmp条件下搅拌反应20h~40h，然后转移至冰浴中，降温至0℃，然后利用磁铁进行磁性分离，得到红褐色聚合物，采用溶剂洗涤红褐色聚合物，然后采用体积分数为5%~20%的乙酸/甲醇溶液进行索氏提取12h~48h，得到棕黄色聚合物，将棕黄色聚合物烘干至恒重后即得到苏丹红磁性分子印迹聚合物；步骤五①中所述的模板分子为苏丹红I、苏丹红II、苏丹红III或苏丹红IV；步骤五①中所述的聚合溶剂I为甲苯、氯仿、二氯甲烷或乙腈；步骤五①中所述的功能单体为甲基丙烯酸、乙烯基吡啶、丙烯酰胺或4-乙烯苯胺；步骤五①中所述的模板分子的物质的量与聚合溶剂的体积比为1mmol:(5mL~15mL)；步骤五①中所述的模板分子与功能单体的摩尔比为1:(4~10)；步骤五②中所述的聚合溶剂II为甲苯、氯仿、二氯甲烷或乙腈；步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与聚合溶剂II的体积比为1g:(15mL~40mL)；步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与预聚合溶液的体积比为1g:(5mL~15mL)；步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与交联剂的体积比为1g:(2mL~4mL)；步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂的质量与配体的体积比为1g:(0.01mL～0.1mL)；步骤五②中所述的引发剂/磁性SiO₂与催化剂的质量比为1g:(10mg~40mg)；步骤五②中所述的配体为五甲基二乙烯基三胺。

2.根据权利要求1所述的一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于步骤五②中所述的交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯。

3.根据权利要求1所述的一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于步骤五②中所述的催化剂为CuCl或CuBr。

4.根据权利要求1所述的一种苏丹红磁性分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于步骤五②中所述的溶剂为甲苯、氯仿、二氯甲烷或乙腈。

5.如权利要求1所述的苏丹红磁性分子印迹聚合物的使用方法，其特征在于苏丹红磁性分子印迹聚合物的使用方法是按以下步骤完成的：首先将苏丹红磁性分子印迹聚合物加入带有苏丹红的样品溶液中，然后转移至振荡器上，并在振荡转速为200rmp~300rmp下振荡反应0.5min~30min，然后利用磁铁进行磁性分离，分离得到的产物采用洗脱剂进行洗脱，即完成将苏丹红从带有苏丹红的样品溶液中分离出来；所述的苏丹红磁性分子印迹聚合物的质量与带有苏丹红的样品溶液的体积比为1mg:(0.25mL~5mL)；所述的苏丹红磁性分子印迹聚合物的质量与洗脱剂的体积比为1mg:(0.05mL~0.2mL)。

6.根据权利要求5所述的苏丹红磁性分子印迹聚合物的使用方法，其特征在于所述的洗脱剂为体积分数为5%~20%的乙酸/甲醇溶液。