铅印迹壳聚糖聚合物的制备和应用大学本科毕业论文.doc

毕业设计（论文）专 业： 环境工程 题 目： Pb离子印迹壳聚糖微球的制备 及识别性能的研究 毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它安徽工程大学本科毕业设计（论文）任务书 2012届 生物与化学工程 学院 环境工程 专业学生姓名： 杨 超 毕业设计（论文）题目中文：Pb2+离子印迹壳聚糖微球的制备及识别性能的研究英文：Preparation and Recognition property of iron imprinted chitosan microspheres of Pb2+ 原始资料(1)壳聚糖印迹分子吸附性能的研究进展王丽丽，林强 (北京联合大学生物化学工程学院，北京100023)化学世界 第8期(2)Cu2+印迹杂化膜的制备、表征及其吸附特性优化叶连斌, 陶玉贵, 汪耀明, 王承芳, 潘 军 ( 安徽工程科技学院 生物化学工程系, 安徽 芜湖 241000) 安徽工程科技学院学报 第22卷第4期 2007年12月。(3)Pb2+印迹杂化膜的制备、表征及其吸附性能研究王 强,陶玉贵,李鹤飞,刘海涛,陈静颖 (安徽工程科技学院 生化工程系,安徽 芜湖 241000) 安徽工程科技学院学报 第23卷第4期 2008年12月。 (4)多孔壳聚糖微球的制备研究李志洲, 刘军强 ( 1. 陕西理工学院 化学与环境科学学院, 陕西 汉中 723000; 2. 哈密市伊吾县 高级中学, 新疆 伊吾 839300)淮阴师范学院学报（自然科学版） 第6卷第3期 2007年8月(5)交联壳聚糖微球树脂对 Cu()的吸附动力学研究党明岩, 包 壮( 1. 沈阳理工大学 环境与化学工程学院, 辽宁 沈阳 110159; 2. 红塔辽宁烟草有限责任公司, 辽宁 沈阳 110001)沈阳理工大学学报 第29卷第1期 2010年2月(6)壳聚糖微球对Pb2+的吸附性能研究王 珊 (咸阳师范学院 化学系，陕西 咸阳 712000)咸阳师范学院学报 第23卷第6期 2008年11月 毕业设计（论文）任务内容1、课题研究的意义分子印迹技术（molecular imprinting technique，MIT）是指制备对某一特定的目标分子（模板分子、印迹分子或烙印分子）具有特异选择性的聚合物的技术，通过这种技术制备的聚合物称为分子印迹聚合物（molecularly imprintedpolymers，MIPs）。分子印迹技术之所以如此吸引人们研究与开发的兴趣，主要是因为它有三个非常显著的特点：构效预定性、特异识别性和广泛实用性。与传统的分离或分析介质相比，MIPs 的突出特点是对被分离物具有高度的选择性。另外分子印迹聚合物还具有稳定的物理化学特性和机械性能，能耐高温、高压，抵抗酸、碱、高浓度离子及有机溶剂的作用，并可以反复使用。近十年来，MIPs 在诸如仿生传感器、固相萃取、药物分析、色谱分析与分离、膜分离、模拟酶催化等方面均呈现出良好的应用前景，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业得到广泛应用。同时分子印迹技术对于研究酶的结构、认识受体-抗体作用机理等方面具有非常重要的学术价值。壳聚糖(CTS)是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有许多独特的生物学功能如：亲水性、生物相容性和生物可降解性，其降解产物对人体健康无害。被广泛应用于医学、食品、生物工程和纺织等领域。在医药工业中，由壳聚糖制得的手术缝合线机械强度好，可长期存放，能用常规方法消毒，能被人体内组织液降解而吸收，伤口愈合后无须拆除手术线，免除了患者拆线的痛苦。在食品工业中，壳聚糖及其衍生物具有很强的抑菌、保鲜作用，而且对人体无任何不良作用，是一种理想的保鲜和防腐剂。在纺织工业中，用壳聚糖醋酸溶液作直接染料和硫化染料的固化剂，不仅可以增进织物和花布的耐光和耐磨性，而且可使织物富有滑爽和硬挺的外观。2、本课题研究的主要内容：(1)、查阅有关文献资料。熟悉壳聚糖的理化性质、壳聚糖溶液的制备、壳聚糖微球的制备，交联壳聚糖制备方法，了解壳聚糖微球的应用进展。(2)、掌握分子印迹技术的基本原理及实验方法。(3)、确定实验方案，包括制备方法和识别实验。(4)、制备Pb离子印迹壳聚糖微球和非印迹微球；(5)、Pb离子印迹壳聚糖微球的性能实验，包括吸附等温线、印迹效果、选择性、吸附动力学、再生性能。(6)、实验数据的分析和处理，撰写毕业论文。3、提交的成果：（1）毕业设计（论文）正文；（2）至少一篇引用的外文文献及其译文；（3）附不少于10篇主要参考文献的题录及摘要。指导教师（签字）教研室主任（签字）批 准 日 期接受任务书日期完 成 日 期接受任务书学生（签字）V安徽工程大学毕业论文Pb2+离子印迹壳聚糖微球的制备及识别性能的研究摘要分子印迹技术是指制备对某一特定的目标分子（模板分子、分子印迹或烙印分子）具有特异选择性的聚合物的技术，通过这种技术制备的聚合物称为分子印迹聚合物，其突出特点是对被分离物具有高度的选择性。另外分子印迹聚合物还具有稳定的物理化学特性和机械性能，能耐高温、高压，抵抗酸、碱、高浓度离子及有机溶剂的作用，并可以反复使用。壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，其分子中存在氨基、羟基及部分酰氨基，能够选择性地配位或吸附一些金属离子，尤其是对过渡金属离子具有较好的螯合能力，并且无毒、无污染，在医药、水处理及环保等方面的应用已受到广泛的重视。本文以Pb2+离子为模版，壳聚糖为单体，戊二醛为交联剂，液体石蜡和吐温-80为油相，印迹与非印记的壳聚糖醋酸溶液为水相，采用反向乳液法制备非印迹壳聚糖和Pb2+印迹壳聚糖微球聚合物。研究比较二者的吸附等温线和吸附动力学，以及Pb2+印迹壳聚糖微球聚合物的印迹效果，选择性及再生性能。其结果表明：非印迹和Pb2+印迹壳聚糖微球吸附Pb2+离子都符合Langmuir吸附等温线。Pb2+印迹壳聚糖微球聚合物能识别模板Pb2+离子，在浓度为100mg/L时，印迹因子值最大，表示此时表现的印迹效果最好。在温度为40，pH为3时，非印迹壳聚糖微球的饱和吸附容量为27.85mg/g，Pb2+印迹壳聚糖微球的饱和吸附容量为51.42mg/g，后者的饱和吸附容量接近前者的两倍，并且吸附能力强。非印迹壳聚糖微球和Pb2+印迹壳聚糖微球吸附Pb2+离子都符合一级动力学吸附方程。Pb2+印迹壳聚糖微球聚合物对模板Pb2+离子具有特异选择性，在低浓度时较高，随着浓度的升高而逐渐降低。Pb2+印迹壳聚糖微球吸附性能稳定在三个使用周期左右，第四次时平衡吸附容量稍微下降一些。并且，至少可以循环利用78次。关键词：分子印迹，壳聚糖，Pb2+离子，吸附等温线，吸附动力学，印迹效果，选择性，再生性能Preparation and Recognition property of iron imprinted chitosan microspheres of Pb2+AbstractMolecular imprinting technique refers to the preparation of a specific target molecules (template molecules, molecular imprinting or imprinted molecule ) is a specific selective polymer technology, this technology for preparing polymer called molecular imprinting polymer, its outstanding characteristic is to isolate with high selectivity. In addition to molecularly imprinted polymers also has stable physical and chemical properties and mechanical properties, high temperature, high pressure, resistance to acid, alkali, high concentration of ions and organic solvents, and can be used repeatedly. Chitosan is a natural polysaccharide only alkali polysaccharide, the molecules in the presence of amino, hydroxyl and amide, capable of selectively coordination or adsorption of several metal ions, especially for transition metal ions has good chelating ability, and non-toxic, no pollution, in medicine, water treatment and environmental protection etc. the application has been widespread attention.Based on the Pb2+ ion as a template, chitosan as monomer, glutaraldehyde as crosslinking agent, liquid paraffin and Twain -80as oil phase, imprinting and non imprinted chitosan acetic acid solution as the water phase, using a reverse emulsion preparation of non imprinted chitosan and Pb2+ Imprinting Chitosan Microsphere polymer. Studying and comparing the two adsorption isotherms and adsorption kinetics, as well as Pb2+ Imprinting Chitosan Microspheres polymer imprinting effect, selective and regeneration performance. The results showed that: the ERN and Pb2+ Imprinting Chitosan Microspheres adsorbing Pb2+ ions are consistent with the Langmuir adsorption isotherm. Pb2+ Imprinting Chitosan Microspheres polymer recognition template Pb2+ ion, at a concentration of100mg/L, imprinting factor value maximum, said this manifestation of imprinting effect best. At the temperature of 40, pH 3, non imprinted chitosan microsphere adsorption capacity for27.85mg/g, Pb2+ Imprinting Chitosan Microspheres for saturated adsorption capacity is51.42mg/g, the saturated adsorption capacity close to two times that of the former, and strong adsorption capacity. non imprinted chitosan microspheres and Pb2+ Imprinting Chitosan Microspheres adsorbing Pb2+ ions are consistent with a first-order kinetic adsorption equation. Pb2+ Imprinting Chitosan Microspheres polymer template Pb2+ ion has a specific selectivity, at low concentrations were higher, with the concentration increased and decreased gradually. The Pb2+ imprinting chitosan microsphere adsorption performance and stability in the three cycle, fourth times the equilibrium adsorption capacity slightly decreased number of. And, at least it can be recycled78.Key words: molecular imprinting, chitosan, Pb2+ ion, adsorption isotherms, adsorption kinetics, imprinting effect, selective, regeneration performance.目 录引言1第1章综述21.1壳聚糖与分子印迹技术21.1.1壳聚糖及其应用简介21.1.2分子印迹技术的基本原理和发展概况21.2壳聚糖分子印迹聚合物的国内外研究现状41.2.1对金属离子吸附性能的研究41.2.2对小分子有机物吸附性能的研究51.2.3对蛋白质分子吸附性能的研究51.3课题研究目的意义61.4课题研究主要内容6第2章实验材料和实验方法72.1实验材料72.1.1实验药品72.1.2实验器材72.2壳聚糖聚合物的制备72.2.1非印迹壳聚糖微球的制备72.2.2Pb2+印迹印迹壳聚糖微球的制备82.3实验方案92.3.1标准曲线的绘制92.3.2吸附等温线与印迹效果92.3.3吸附动力学102.3.4选择性实验102.3.5再生性能研究10第3章实验结果与实验分析113.1标准曲线的绘制113.2吸附等温线133.3印迹效果173.4吸附动力学183.5选择性实验223.6再生性能研究24第4章结论与展望254.1结论254.2展望25致谢27参考文献28附录29附录1：英文翻译29附录2：题录54插图清单图 21非印迹壳聚糖微球8图 22 Pb2+印迹印迹壳聚糖微球9图 31二价铅标准曲线11图 32二价铜标准曲线12图 33二价镉标准曲线13图 34非印迹壳聚糖微球拟合Langmuir吸附等温线14图 35非印迹壳聚糖微球拟合Freundlich吸附等温线15图 36 Pb2+印迹壳聚糖微球拟合Langmuir吸附等温线16图 37 Pb2+印迹壳聚糖微球拟合Freundlich吸附等温线16图 38非印迹壳聚糖微球拟合一级动力学方程19图 39非印迹壳聚糖微球拟合二级动力学方程20图 310 Pb2+印迹壳聚糖微球拟合一级动力学方程21图 311 Pb2+印迹壳聚糖微球拟合二级动力学方程21图 312离子选择性实验23图 313再生性能研究24表格清单表 21实验药品7表 22实验器材7表 31二价铅标准曲线测定的数据11表 32二价铜标准曲线测定的数据12表 33二价镉标准曲线测定的数据12表 34非印迹壳聚糖微球吸附等温线数据14表 35 Pb2+印迹壳聚糖微球吸附等温线数据15表 36印迹效果数据17表 37非印迹壳聚糖微球的动力学实验数据19表 38 Pb2+印迹壳聚糖微球的动力学实验数据20表 39 Pb2+离子选择性实验数据22表 310 Cu2+离子选择性实验数据22表 311 Cd2+离子选择性实验数据22表 312离子选择性实验数据23表 313再生性能研究实验数据24VII引言分子印迹技术（molecular imprinting technique，MIT）是指制备对某一特定的目标分子（模板分子、分子印迹或烙印分子）具有特异选择性的聚合物的技术，通过这种技术制备的聚合物称为分子印迹聚合物（molecularly imprintedpolymers，MIPs）。分子印迹技术之所以如此吸引人们研究与开发的兴趣，主要是因为它有三个非常显著的特点：构效预定性、特异识别性和广泛实用性。与传统的分离或分析介质相比，MIPs 的突出特点是对被分离物具有高度的选择性。另外分子印迹聚合物还具有稳定的物理化学特性和机械性能，能耐高温、高压，抵抗酸、碱、高浓度离子及有机溶剂的作用，并可以反复使用。近十年来，MIPs 在诸如仿生传感器1、固相萃取2、药物分析3、色谱分析与分离4、膜分离5、模拟酶催化6等方面均呈现出良好的应用前景，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业得到广泛应用。同时分子印迹技术对于研究酶的结构、认识受体-抗体作用机理等方面具有非常重要的学术价值。壳聚糖(CTS)是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有许多独特的生物学功能如：亲水性、生物相容性和生物可降解性，其降解产物对人体健康无害。被广泛应用于医学、食品、生物工程和纺织等领域。在医药工业中，由壳聚糖制得的手术缝合线机械强度好，可长期存放，能用常规方法消毒，能被人体内组织液降解而吸收，伤口愈合后无须拆除手术线，免除了患者拆线的痛苦。在食品工业中，壳聚糖及其衍生物具有很强的抑菌、保鲜作用，而且对人体无任何不良作用，是一种理想的保鲜和防腐剂。在纺织工业中，用壳聚糖醋酸溶液作直接染料和硫化染料的固化剂，不仅可以增进织物和花布的耐光和耐磨性，而且可使织物富有滑爽和硬挺的外观。本课题旨在熟悉壳聚糖的理化性质、壳聚糖溶液的制备、壳聚糖微球的制备，交联壳聚糖制备方法，了解壳聚糖微球的应用进展。掌握分子印迹技术的基本原理及实验方法。研究Pb2+离子印迹壳聚糖微球的性能实验，包括吸附等温线、印迹效果、选择性、吸附动力学，并与非印迹壳聚糖微球在吸附等温线和吸附动力学方面做对比。本文通过分子印迹技术制备出的壳聚糖分子印迹聚合物，在吸附性能和方面有很大程度的提高。此次设计的研究成果可以应用在处理矿物加工、金属镀膜等工业废水中含有少量的铅(II)金属离子，满足严格的环境质量标准的要求，为人类创造出美好的生活环境。第1章 综述铅(II)是一种无机环境激素，在人体内聚集到一定程度就会影响人的正常代谢活动，对人体造成严重危害，而矿物加工、金属镀膜等工厂的工业废水中常常含有少量的铅(II)金属离子，会对人体造成一定的危害。为满足越来越严格的环境质量标准的要求，必须采用物理方法去除污水中的重金属离子，而壳聚糖分子中存在氨基、羟基及部分酰氨基，能够选择性地配位或吸附一些金属离子，尤其是对过渡金属离子具有较好的螯合能力，并且无毒、无污染。本文通过分子印迹技术制备出的壳聚糖分子印迹聚合物，在吸附性能和方面有很大程度的提高。本课题的研究成果可以应用在处理矿物加工、金属镀膜等工业废水中含有少量的铅(II)金属离子，满足严格的环境质量标准的要求，为人类创造出美好的生活环境。1.1 壳聚糖与分子印迹技术1.1.1 壳聚糖及其应用简介壳聚糖(CTs)是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有许多独特的生物学功能如：亲水性、生物相容性和生物可降解性，其降解产物对人体健康无害。被广泛应用于医学、食品、生物工程和纺织等领域。在医药工业中，由壳聚糖制得的手术缝合线机械强度好，可长期存放，能用常规方法消毒，能被人体内组织液降解而吸收，伤口愈合后无须拆除手术线，免除了患者拆线的痛苦。在食品工业中，壳聚糖及其衍生物具有很强的抑菌、保鲜作用，而且对人体无任何不良作用，是一种理想的保鲜和防腐剂。在纺织工业中，用壳聚糖醋酸溶液作直接染料和硫化染料的固化剂，不仅可以增进织物和花布的耐光和耐磨性，而且可使织物富有滑爽和硬挺的外观。1.1.2 分子印迹技术的基本原理和发展概况1.1.2.1 分子印迹技术的基本原理 分子印迹技术（molecular imprinting technique，MIT）是指制备对某一特定的目标分子（模板分子、分子印迹或烙印分子）具有特异选择性的聚合物的技术，通过这种技术制备的聚合物称为分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers，MIPs)模板分子与一种或几种功能单体在适当的溶剂中形成具有多重作用位点的单体-模板分子复合物，经交联剂聚合后得到聚合物母体。之后，通过物理或化学途径将母体中的模板分子去除，最终得到分子印迹聚合物（MIPs）。MIPs中存在与模板分子在空间构型和结合位点上相匹配的，具有多重作用点的三维空穴，这样的三维空穴可以选择性地重新与模板分子结合，即对模板分子具有专一性识别作用。根据识别位点的完整性、稳定性以及是否容易到达，可将位点分为不同类型。底物易于到达中孔和大孔的位点，在小孔位点中扩散较慢，某些包埋在聚合物内部的位点目标分子是无法到达的。如果聚合时模板分子用量过大，就会形成聚结的位点，这样的识别位点相互重叠，完整性不好。如果单体用量过大，会导致大量功能基团在聚合物中随机分布，形成非特异性识别位点。按照单体与模板分子结合方式的不同，MIPs可由三类印迹技术合成：（1）非共价法：又称自组装法，合成过程中模板分子与功能单体之间以非共价键自发形成单体-模板复合物，在识别过程中目标分子与MIPs的重新结合也通过非共价键作用完成。常用的非共价作用有氢键、静电引力、金属螯合作用、电荷移动、输水作用及范德华力等。该合成法相对简单，最为常用。（2）共价法：又称预组织法，MIPs合成和识别过程都依赖于模板分子与功能基间可逆的共价键。在合成过程中，模板分子与功能单体间的共价键必须在聚合反应之前形成。迄今使用的共价结合作用的物质包括硼酸酯、希夫碱、缩醛酮等。由于共价键作用力较强，识别速度慢，难以达到热力学平衡，因此不适于快速识别。此外,有限的可逆化学反应,也限制了此法的普遍适用性,加之印迹过程复杂，因此共价法发展较慢。（3）半共价法：该方法是前两种方法的综合，合成反应中单体与模板分子之间的作用力是共价键，而识别过程中，目标分子与MIPs的作用是非共价的。用这种方法成功制备了去甲替林（nortriptyline）、睾丸酮（nandrolone）、2，6-二异丙基苯酚(2,6-diisopropylphenol)的印迹聚合物。该方法同时具有共价印迹聚合物专一性强和非共价印迹聚合物操作条件温和的优点。1.1.2.2 分子印迹技术的发展概况该技术是受到Pauling的“抗原-抗体”作用学说以及Dickey的“专一性吸附”理论的启发建立起来的。早在20世纪40年代，著名的诺贝尔奖获得者Pauling就提出了以抗原为模板合成抗体的理论，虽然这一理论被后来的“克隆选择理论”所推翻，但还是为分子印迹的发展奠定了一定的理论基础。1949年，Dickey在制备硅胶吸附剂时提出了“专一吸附性”的概念，被视为“分子印迹”的萌芽，这一学术思想在此后很长的一段时间内并未引起人们足够的重视。直到1972年德国的Wulff研究小组首次报道了人工合成的分子印迹聚合物，分子印迹才得到学术界和工业界越来越多的关注。1993年瑞典Lund大学的Mosbach等在Nature上发表有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道后，分子印迹技术开始成为国内外的研究热点。1997年在Lund大学成立了国际性学术组织分子印迹学会，宗旨是“致力于分子印迹科学与技术的全面发展”。EuropeanCommision于1998年启动了一项计划，旨在资助欧洲8个研究小组从事MIPs的制备、结构表征并将其用于临床分析、环境分析以及生物分析等方面的研究。目前全世界至少有100个以上的学术机构和企事业团体在从事该项技术的研究与开发工作，主要集中在瑞典、德国、美国、英国、日本、中国等十多个国家。分子印迹技术之所以如此吸引人们研究与开发的兴趣，主要是因为它有三个非常显著的特点：构效预定性、特异识别性和广泛实用性。与传统的分离或分析介质相比，MIPs的突出特点是对被分离物具有高度的选择性。另外分子印迹聚合物还具有稳定的物理化学特性和机械性能，能耐高温、高压，抵抗酸、碱、高浓度离子及有机溶剂的作用，并可以反复使用。近十年来，MIPs在诸如仿生传感器、固相萃取、药物分析、色谱分析与分离、膜分离、模拟酶催化等方面均呈现出良好的应用前景，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业得到广泛应用。同时分子印迹技术对于研究酶的结构、认识受体-抗体作用机理等方面具有非常重要的学术价值。1.1.2.3 分子印迹聚合物的制备方法MIPs制备方法的研究主要围绕两个问题展开，一是对聚合物材料性能加以改善，以适应大规模生产和应用的需要；另一方面是在水溶液体系中进行分子印迹，以解决对水溶性分子特别是生物大分子的印迹问题，扩大分子印迹技术的应用领域。目前研究较多的制备方法有传统方法、多步溶胀法、悬浮聚合法、原位聚合法、表面印迹法等。1.1.2.4 分子印迹技术的应用与传统分离分析介质相比，基于分子识别的MIPs的突出特点是对分离物或分析物具有高度的选择性。同时MIPs具有良好的物理化学稳定性，易于保存，制备简便，易于实现工业化生产。因而，在色谱分析与色谱分离、模拟酶、膜分离和固相萃取、药物分析、仿生传感器等方面得到日益广泛的应用，展现出良好的前景。1.2 壳聚糖分子印迹聚合物的国内外研究现状 分子印迹技术是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别、仿生生物工程等众多学科优势发展起来的一门边缘学科分支。分子印迹聚合物由于具有与天然抗体同样的识别性能和与高分子同样的抗腐蚀性能的双重优点,因而广泛应用于生物工程、临床医学、环境监测、食品工业等众多领域。而壳聚糖分子以其独特的活性，令其在分子印迹的应用方面也得到了重视，主要集中在对于金属离子、小分子有机物、以及蛋白质体系的选择性分离上。下面对近几年关于壳聚糖分子印迹聚合物方面的研究现状进行综述。1.2.1 对金属离子吸附性能的研究壳聚糖分子中存在氨基、羟基及部分酰氨基，能够选择性地配位或吸附一些金属离子，尤其是对过渡金属离子具有较好的螯合能力，并且无毒、无污染，在医药、水处理及环保等方面的应用已受到广泛的重视。但在实际应用中，壳聚糖分子中的游离氨基可接受质子成盐，所以在酸性介质中具有较强的溶解性能，应用范围受到了很大限制。Prashanth7等通过使用戊二醛、甲醛、环氧氯丙烷等对壳聚糖进行交联，交联后的壳聚糖在酸性水溶液中有较好的刚性，不溶胀，不流失，扩大了壳聚糖的应用，但交联后产物对金属离子的吸附量却降低了。柯仁怀8等采用分子印迹的原理和方法，以环氧氯丙烷(EP)为交联剂，制得的Zn2+印迹交联壳聚糖与非印迹交联壳聚糖相比，对Zn2+的吸附能力没有太大变化，同时提高了分子印迹聚合物的抗酸性。张名楠9等则对壳聚糖进行了巯基化改性，制备出壳聚糖的巯基衍生物，在提高合成的分子印迹聚合物对金属离子的吸附性的同时又提高了它的抗酸性。由于壳聚糖分子印迹聚合物具有制备容易，选择性识别能力强等优点，越来越多的被应用在生物技术上，而其高效的识别性能，使人类可以更方便的通过病人血浆寻找潜在病因，也促进了蛋白质组学技术的发展。1.2.2 对小分子有机物吸附性能的研究由于壳聚糖具有许多独特的生理功能和良好的生物相容性和血液相容性，在生物医学领域具有广阔的应用前景，生物医学领域中对有机小分子物质的吸附分离是经常用到的技术。目前印迹一固相萃取技术已有广泛应用，如清除环境和生物样品中的杂质和从复杂样品中富集有效成分，近年把分子印迹技术也用于固相萃取中草药中的有效成分，这是一个新兴的领域。段玉清等10就以大黄酸为分子印迹，大孔壳聚糖为功能载体，甲基丙烯酸为功能单体，制备了大黄酸的分子印迹聚合物。并通过固相萃取和HPLC，评价印迹聚合物对大黄酸的选择性分离效果：大黄酸的分子印迹聚合物与非印迹聚合物相比，对大黄酸表现出较高的选择性和识别性。解决了现有吸附荆选择性吸附能力差，难以实现一次性分离的问题。目前，通过小分子聚合交联进行分子印迹聚合物的制备的研究很多，较为常用的为甲基丙烯酸和丙烯酰胺，而用可溶性聚合物的交联制备分子印迹聚合物的报道很少。关怀民11以壳聚糖为原料通过其活性基团与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应。制得水溶性的乙烯基壳聚糖衍生物。以鸟嘌呤为分子印迹，乙烯基壳聚糖衍生物为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂，合成了可通过非共价自组装法形成多个识别位点的生物碱基一鸟嘌呤的分子印迹聚合物，该分子印迹聚合物具有较高的识别能力及选择性，壳聚糖分子印迹聚合的吸附作用不仅仅只用于对有效成分的分离上，它的吸附作用也被越来越广泛的应用到环保上面。1.2.3 对蛋白质分子吸附性能的研究近年来，随着蛋白质组学研究的开展，开拓一种新型的分离技术手段，已经成为决定蛋白质组学能否快速发展的关键性问题之一。应用分子印迹技术，对复杂体系中的目标物大分子进行分离富集的研究正在成为关注的热点，主要集中在分离和检测两个方面。然而传统的分子印迹聚合物多是在有机相中合成，故大多数方法不适用于合成以生物大分子为模板分子的聚合物，因此研制新型的、可以在水溶液中制备以蛋白质为模板的分子印迹聚合物势在必行。壳聚糖载体和蛋白质体系有着天然的相容性，并且壳聚糖本身有较大的吸附容量，因此，可将壳聚糖或改性后的壳聚糖作为印迹聚合物的载体，应用于印迹蛋白质分子的研究。壳聚糖载体和蛋白质体系有着天然的相容性，并且壳聚糖本身有较大的吸附容量，因此，可将壳聚糖或改性后的壳聚糖作为印迹聚合物的载体，应用于印迹蛋白质分子的研究。王华芳12等以壳聚糖为载体，3一氨基苯硼酸为功能单体对牛血清白蛋白进行了分子印迹的研究，并对吸附过程进行Langmuir等温吸附模型的数据处理。制成了对于模板分子有较高的吸附容量和选择性识别位点的印迹聚合物。刘秋叶13等用壳聚糖包裹的硅胶为载体，利用壳聚糖表面的氨基与戊二醛结合，在硅胶表面引入醛基，固定模板蛋白(牛血红蛋白)。用溶胶一凝胶过程再次包裹固定蛋白质的载体，洗去模板蛋白后，得到的分子印迹聚合物对牛血红蛋白分子具有较好的识别能力，实现了水溶液中牛血红蛋白的富集。同时，Guo14进行了壳聚糖分子印迹聚合物和改性后的壳聚糖对蛋白质的吸附性能的比较实验，实验结果表明壳聚糖分子印迹聚合物具有更高的选择性。1.3 课题研究目的意义铅(II)是一种无机环境激素，在人体内聚集到一定程度就会影响人的正常代谢活动，对人体造成严重危害，而矿物加工、金属镀膜等工厂的工业废水中常常含有少量的铅(II)金属离子，会对人体造成一定的危害。为满足越来越严格的环境质量标准的要求，必须采用物理方法去除污水中的重金属离子，而壳聚糖分子中存在氨基、羟基及部分酰氨基，能够选择性地配位或吸附一些金属离子，尤其是对过渡金属离子具有较好的螯合能力，并且无毒、无污染。本文通过分子印迹技术制备出的壳聚糖分子印迹聚合物，在吸附性能和方面有很大程度的提高。此次设计的研究成果可以应用在处理矿物加工、金属镀膜等工业废水中含有少量的铅(II)金属离子，满足严格的环境质量标准的要求，为人类创造出美好的生活环境。1.4 课题研究主要内容本课题旨在熟悉壳聚糖的理化性质、壳聚糖溶液的制备、壳聚糖微球的制备，交联壳聚糖制备方法，了解壳聚糖微球的应用进展。掌握分子印迹技术的基本原理及实验方法。研究Pb2+离子印迹壳聚糖微球的性能实验，包括吸附等温线、印迹效果、选择性、吸附动力学及再生性能，并与非印迹壳聚糖微球在吸附等温线和吸附动力学方面做对比。第2章 实验材料和实验方法 2.1 实验材料2.1.1 实