聚乙烯亚胺印迹聚合物探针及其制备方法和应用

摘要

本发明提供一种聚乙烯亚胺印迹聚合物探针及其制备方法和应用。所述聚合物探针包含交联剂聚合改性的聚乙烯亚胺以及接枝于所述聚乙烯亚胺的荧光素；所述聚乙烯亚胺上含有金属离子的若干印迹。该探针具有高度专一的金属离子识别性、吸附性及抗干扰能力，能够达到对水体混合金属离子中目标金属离子进行精确识别、检测和吸附的目的，适合在水质检测、金属离子识别、金属离子吸附等领域中推广应用。

权利要求

1.一种聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的制备方法，至少包括以下步骤：按照聚乙烯亚胺:交联剂:金属离子＝(1～2)g:(1～1.5)g:(2.5～5)mmol的配比，称取所述聚乙烯亚胺、交联剂和水溶性金属盐；

将所述聚乙烯亚胺与所述水溶性金属盐分别进行溶解并混合处理，然后升温至60～

100℃，加入所述交联剂；

所述交联剂加入完毕需加入碱液调节pH值为9～11，保持反应液在60～100℃下继续反应2～5h；

对反应产物进行透析处理，至透析液的电导率接近蒸馏水，获得金属离子印迹纳米材料；

按照质量比为所述金属离子印迹纳米材料:荧光素＝(4.5～5.5):1的比例进行合成处理，获得聚乙烯亚胺印迹聚合物探针；

所述交联剂为ECHA；

所述水溶性金属盐为水溶性铜盐、水溶性锌盐、水溶性铬盐中的任一种；

所述荧光素具有如式(I)所示的结构：

2.如权利要求1所述的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的制备方法，其特征在于：所述透析过程为：先采用盐酸和乙二胺四乙酸进行反复透析，至透析液用火焰原子分光光度计检测无残余金属离子，再用蒸馏水透析处理。

3.如权利要求1所述的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的制备方法，其特征在于：所述合成处理中是在含1-羟基苯并三氮唑、2-(7-偶氮苯并三氮唑)-四甲基脲六氟磷酸酯及N,N-二异丙基乙胺的二甲基酰胺溶液中进行。

4.如权利要求3所述的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的制备方法，其特征在于：所述二甲基酰胺溶液中，按照摩尔比，所述1-羟基苯并三氮唑:2-(7-偶氮苯并三氮唑)-四甲基脲六氟磷酸酯:N,N-二异丙基乙胺＝1:1:(1.5～3)。

说明书

聚乙烯亚胺印迹聚合物探针及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于高分子复合材料荧光分子探针技术领域，具体涉及一种聚乙烯亚胺印迹聚合物探针及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 重金属吸附材料发展至今，在吸附容量、吸附速率和再生性能方面已经了有很大提升，但仍然存在抗干扰能力差，缺乏对金属离子的识别和选择能力，不利于金属离子污染种类的鉴定、污染检测的控制以及金属离子的吸附回收。因此，开发对重金属离子具有识别和选择性吸附特性功能材料，针对不同金属类型污染物的快速特异性识别和吸附回收，对重金属污染的治理以及节约资源能源具有重要意义。

[0003] 目前，一些天然材料和人工合成的材料均对重金属离子具有一定的选择吸附性，但仍然存在许多亟需解决的问题。比如在选择性吸附材料方面，对金属离子的作用方式主要是通过单一作用，例如离子交换、配位络合和静电作用，通过离子交换、配位络合作用的大小和静电作用的强弱对不同重金属离子进行筛分和吸附。这种方式所表现出的选择性受到较大的局限，另外还存在抗干扰性差，受溶剂等环境因素影响较大的不利因素，造成适用范围较窄。又如在识别方式方面，上述选择性吸附材料对金属离子的选择性吸附过程通常难以转化为可视化识别信号，同时伴随着灵敏度不高的问题。

[0004] PEI是一种生物友好性水溶性高分子材料，分子中含有大量可与金属离子相互作用的氨基基团，现已证明其对重金属阳离子具有较好的吸附效果，因而可以作为一种优良的重金属阳离子吸附材料应用于环境污染治理中。然而PEI也具有材料机械性能差、在水中以游离分子态存在、容易流失、分离回收困难等缺陷。

发明内容

[0005] 针对目前混合金属离子污染处理过程中存在的操作复杂、抗干扰能力弱、分离回收困难等问题，本发明实施例提供了一种聚乙烯亚胺印迹聚合物探针及其制备方法。

[0006] 更近一步地，还提供了一种聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的应用。

[0007] 为了实现上述发明目的，本发明实施例的技术方案如下：

[0008] 一种聚乙烯亚胺印迹聚合物探针，所述聚合物探针包含交联剂聚合改性的聚乙烯亚胺以及接枝于所述聚乙烯亚胺的荧光素；所述聚乙烯亚胺上含有金属离子的若干印迹。

[0009] 以及，一种如上所述的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的制备方法，至少包括以下步骤：

[0010] 按照聚乙烯亚胺:交联剂:金属离子＝(1～2)g:(1～1.5)g:(2.5～5)mmol的配比，称取所述聚乙烯亚胺、交联剂和水溶性金属盐；

[0011] 将所述聚乙烯亚胺与所述水溶性金属盐分别进行溶解并混合处理，然后升温至60～100℃，加入所述交联剂；

[0012] 所述交联剂加入完毕需加入碱液调节pH值为9～11，保持反应液在60～100℃下继续反应2～5h；

[0013] 对反应产物进行透析处理，至透析液的电导率接近蒸馏水，获得金属离子印迹纳米材料；

[0014] 按照质量比为所述金属离子印迹纳米材料:荧光素＝(4.5～5.5):1的比例进行合成处理，获得聚乙烯亚胺印迹聚合物探针。

[0015] 相应地，如上所述的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针或如上所述的制备方法制备的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针用于水质检测，金属离子识别及吸附。

[0016] 本发明上述实施例提供的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针通过交联剂对聚乙烯亚胺进行改性，避免了聚乙烯亚胺溶解于水中，能够针对特定金属离子进行特异性吸附，因此可以针对水体部分重金属离子进行快速识别响应和检测；通过离子印迹的方式增强PEI对金属离子吸附选择性，能够对混合金属离子中的单一金属离子进行吸附和分离；所包含的金属离子靶向荧光识别探针材料，能够方便快速应用于金属离子污染种类和含量的识别检测以及分离回收，为重金属离子污染提供新的思路和方法。

[0017] 本发明上述实施例提供的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的制备方法，以聚乙烯亚胺为底物成功合成了金属离子印迹纳米材料，同时在聚乙烯亚胺金属离子印迹物表面接枝荧光基团，达到提升聚乙烯亚胺对目标金属离子选择性及改进材料使用性能的目的，使其更加适用于实际应用。

[0018] 本发明上述实施例提供的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针由于具有高度专一的金属离子识别性、吸附性及抗干扰能力，能够达到对水体混合金属离子中目标金属离子进行精确识别、检测和吸附的目的，适合在水质检测、金属离子识别、吸附等领域中推广应用。

附图说明

[0019] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0020] 图1是本发明实施例中金属离子配位吸附后紫外吸收光谱图；

[0021] 图2是本发明实施例铜离子印迹纳米颗粒SEM图；

[0022] 图3是本发明实施例铜离子印迹纳米颗粒SEM图；

[0023] 图4是本发明实施例铜离子印迹纳米颗粒SEM图；

[0024] 图5是本发明实施例铜离子印迹PEI纳米材料合成示意图；

[0025] 图6(a)、6(b)、6(c)、6(d)、6(e)、6(f)是本发明实施例纳米荧光探针Cu2+,Zn2+或Cr3+的吸附容量图。

具体实施方式

[0026] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0027] 本发明实例提供了一种聚乙烯亚胺印迹聚合物探针，所述聚合物探针包含交联剂聚合改性的聚乙烯亚胺以及接枝于所述聚乙烯亚胺的荧光素；所述聚乙烯亚胺上含有金属离子的若干印迹。

[0028] 作为优选地，首先将PEI与金属离子进行配位螯合，形成金属离子印迹的PEI。金属离子在PEI上形成的有效印迹空穴的数量影响印迹效率和印迹物的选择性能，从而可提高PEI印迹物对特定的金属离子的特异性识别和特异性吸附特性。

[0029] 在本发明实施例中，为了寻找能够与PEI配位螯合而发生良好响应的金属离子，以PEI为空白组，金属离子分别为Co2+、Cu2+、Cr3+、Ag+、Fe3+、Ni2+、Sn2+、Pb2+、Zn2+进行和PEI配位后吸附并检测吸收光谱效果的实验。本实验中选定PEI的浓度为50mg/L，金属离子浓度为10mg/L，实验结果如图1及表1所示。

[0030] 由说明书附图1可知，PEI与Co2+、Cu2+、Cr3+三种金属离子进行配位吸附后具有明显的紫外吸收光谱响应，而与其他金属离子则无明显的变化，吸光度接近于背景值；由表1可知，PEI与与Co2+、Cu2+、Cr3+三种金属离子进行配位吸附后吸光强度相比于PEI空白组分别提高了15倍、102倍、151倍，同时对Co2+和Cu2+的吸收峰分别有62.0nm和95.0nm的蓝移。另外，PEI配位吸附Cr3+后呈现两个吸收峰，分别位于272.5nm处和372.0nm处，可能是由于两种不同类型电子转移和跃迁造成，相比于其他金属离子的几乎“零响应”，PEI可借助紫外吸收光谱对Co2+、Cu2+、Cr3+进行定性识别，而且也证明了PEI与Co2+、Cu2+、Cr3+之间的的吸附作用机理为螯合配位生成配合物。通过实验，在本发明实施例中，螯合配位的金属离子优选为Co2+、Cu2+、Cr3+中的任一种，不过由于制成探针后，Co2+探针对检测并没有表现出良好的识别性2+
能，而Zn 则对金属离子表现出高度专一的识别性能。因此，优选地，金属离子选自各自相应的水溶性金属盐，这些水溶性金属盐为水溶性铜盐、水溶性锌盐、水溶性铬盐中的任一种。

[0031] 表1 PEI与Cu2+、Co2+、Cr3+配位后紫外吸收峰波长及峰高

[0032]

[0033] 然后再采用交联剂对PEI与金属离子螯合后的产物进行交联改性。优选地，选用预聚物ECHA作为交联剂。通过这种交联剂对聚乙烯亚胺(英文简称：PEI)进行改性，达到降低PEI在水中的游离分子程度，减少在水相中的流失量，提高作为吸附剂整体存在的状态，方便后续的分离回收。

[0034] 为了验证不同交联度的交联剂预聚物ECHA在金属离子与PEI的螯合体中形成的印迹材料的形貌，以PEI与ECHA分别按照质量比为1:0.5、1:1、1:1.5投料，并与含铜离子的水溶性盐配位螯合后，对获得的印迹纳米颗粒进行SEM扫描，扫描结果如图2～4；同时对粒径分布和标准差值通过MalvernZS90纳米粒度仪进行测量，结果如表2所示。

[0035] 表2不同交联度纳米材料粒径和标准差

[0036]

[0037] 从表2可知，随着交联剂ECHA用量的增大，生成的纳米粒子具有更大的交联度，呈现出更大的粒径和更加分散的粒径分布。在质量比为PEI:ECHA＝1:1时可以得到粒径为100nm左右规则球形纳米颗粒；随着交联剂用量进一步增大，纳米颗粒逐渐团聚并最终形成致密的凝胶网状结构。

[0038] 因此，作为优选地，ECHA改性PEI时，PEI与ECHA按照质量比为(1～2):(1

[0039] ～1.5)。在该配比下，获得的印迹材料，其金属离子印迹后的空穴数量合理，形成探针时探针可有效对相应金属离子发生响应。

[0040] 在一优选实施例中，荧光素的分子结构如下式(Ⅰ)所示：

[0041]

[0042] 采用如式(Ⅰ)所示的荧光素对PEI进行接枝后，PEI印迹物与荧光基团形成的印迹物纳米荧光探针对模板金属离子具有高度专一的识别特性和吸附性能，并且能够赋予PEI高度转移的选择性和较强的抗干扰能力。

[0043] 本发明上述实施例提供的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针通过交联剂对聚乙烯亚胺进行改性，避免了聚乙烯亚胺溶解于水中，能够针对特定金属离子进行特异性吸附，因此可以针对水体部分重金属离子进行快速识别响应和检测；通过离子印迹的方式增强PEI对金属离子吸附选择性，能够对混合金属离子中的单一金属离子进行吸附和分离；所包含的金属离子靶向荧光识别探针材料，能够方便快速应用于金属离子污染种类和含量的识别检测以及分离回收，为重金属离子污染提供新的思路和方法。

[0044] 相应地，在上述所述的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的基础上，本发明实施例还提供了本发明实施例聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的一种制备方法。

[0045] 作为本发明优选实施例，该聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的制备方法至少包括如下步骤：

[0046] 按照聚乙烯亚胺:交联剂:金属离子＝(1～2)g:(1～1.5)g:(2.5～5)mmol的配比，称取所述聚乙烯亚胺、交联剂和水溶性金属盐；

[0047] 将所述聚乙烯亚胺与所述水溶性金属盐分别进行溶解并混合处理，然后升温至60～100℃，加入所述交联剂；

[0048] 所述交联剂加入完毕需加入碱液调节pH值为9～11，保持反应液在60～100℃下继续反应2～5h；

[0049] 对反应产物进行透析处理，至透析液的电导率接近蒸馏水，获得金属离子印迹纳米材料；

[0050] 按照质量比为所述金属离子印迹纳米材料:荧光素＝(4.5～5.5):1进行合成处理，获得聚乙烯亚胺印迹聚合物探针。

[0051] 为了更加形象的显示该聚乙烯亚胺印迹聚合物的制备过程，以含铜离子的水溶性盐供给金属离子为例子，说明书附图5示意了制备聚乙烯亚胺印迹聚合物的过程。

[0052] 具体地，制备过程中工涉及的水溶性金属盐为水溶性铜盐、水溶性锌盐、水溶性铬盐中的任一种。

[0053] 交联剂为预聚物ECHA。

[0054] 在水溶性金属盐与聚乙烯亚胺混合过程中，在超声清洗设备中进行超声震荡处理，处理时间不低于30min，以获得配位平衡，再升温至60～100℃。

[0055] 在优选的实施例中，在加入所述的交联剂时，应当不停地搅拌PEI与金属离子配位螯合后的溶液，并且逐滴加入交联剂。

[0056] 在一优选实施例中，调节反应体系的pH时，所用的碱液为(1～2)mol/L的氢氧化钠。

[0057] 在优选实施例中，反应结束后，将反应获得的反应产物和液体一起转移到分子截留量为100k的透析袋中，然后用(0.5～2.0)mol/L的盐酸和乙二胺四乙酸(英文简称：EDTA)反复透析洗涤至少3次。其目的是洗去模板中金属离子和剩余的PEI分子，并将透析液经过火焰原子分光光度计检测至无法检测到残余金属离子。当检测的透析液不含金属离子时，表明PEI上的金属离子基本已经洗脱，而PEI上保留金属离子的印迹(也叫印痕或空穴)，换用蒸馏水继续透析至少3天，主要是洗去盐酸和EDTA，并用电导率计检测透析液，直至透析液的电导率接近蒸馏水，停止透析，并将透析获得的金属离子印迹纳米材料(英文：ion imprinted polymer；英文简称:IIP)装入密封瓶并于室温或低温保存，待用。

[0058] 在一优选实施例中，金属离子印迹纳米材料与荧光素按照质量比为(4.5～5.5):1的比例进行合成处理时，是在含有1-羟基苯并三氮唑(英文简称：HOBT)、2-(7-偶氮苯并三氮唑)-四甲基脲六氟磷酸酯(英文简称：HBTU)及N,N-二异丙基乙胺(英文简称：DIEA)的二甲基酰胺(英文简称：DMF)溶液中进行，式(Ⅱ)显示了金属离子印迹纳米材料(IIP)与荧光素合成的过程，荧光素上的羧基与IIP上的氨基结合生成酰胺基而接枝。

[0059]

[0060] 更进一步优选地，在二甲基酰胺溶液中，HOBT、HBTU、DIEA三者按照摩尔比为HOBT:HBTU:DIEA＝1:1:(1.5～3)。

[0061] 作为优选地，金属离子印迹纳米材料与荧光素合成聚乙烯亚胺印迹聚合物探针时，将荧光素投入含HOBT、HBTU、DIEA的DMF溶液后，在常温下300～500r/min搅拌速度下反应2～5h；再加入金属离子印迹纳米材料(IIP)，继续常温搅拌12～24h后停止，用乙醚多次萃取，水相再经过乙酸乙酯反复洗涤；完成后水相置于分子截留量为8000～14000透析袋中，用乙醇水溶液透析至少15天，期间透析液通过荧光光谱仪检测直至不出现荧光素发光信号；再用蒸馏水透析3天，除去残留乙醇溶液，荧光探针材料装入密封瓶并置于低温(4℃及以下)保存即可。

[0062] 本发明实施例提供的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的制备方法，以聚乙烯亚胺为底物成功合成了金属离子印迹纳米材料，同时在聚乙烯亚胺金属离子印迹物表面接枝荧光基团，达到提升聚乙烯亚胺对目标金属离子选择性及改进材料使用性能的目的，使其更加适用于实际应用。

[0063] 更进一步地，本发明实施例获得的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针，由于具有高度专一的金属离子识别性、吸附性及抗干扰能力，能够达到对水体混合金属离子中目标金属离子进行精确识别、检测和吸附的目的，适合在水质检测、金属离子识别、吸附等领域中推广应用。例如可以用于饮用水、工业废水、湖泊、河流中金属离子检测、吸附中。

[0064] 为更有效的说明本发明的技术方案，以下通过多个实施例来举例说明本发明实施例聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的制备方法。

[0065] 实施例1

[0066] 一种聚乙烯亚胺印迹聚合物探针的制备方法，包括以下步骤：

[0067] (1)分别称取5gPEI、3.025g三水硝酸铜、5gECHA、0.1666g荧光素；

[0068] (2)将称取的3.025g三水硝酸铜溶解于30mL水中，加入5g PEI并搅拌溶解，混合溶液置于超声清洗器中超声振荡30min以达到配位平衡；

[0069] (3)将(2)中配位平衡的溶液升温至80℃，伴随着机械搅拌逐滴滴入预聚物ECHA；

[0070] (4)滴加完毕反应30min后用1mol/L NaOH溶液调节反应体系pH至10，保持80℃继续搅拌反应5h后停止；

[0071] (5)将(4)中的反应产物装入分子截留量100k的透析袋，用1mol/L盐酸和乙二胺四乙酸(EDTA)反复透析洗涤，洗去模板铜离子以及未反应的PEI分子，透析液使用火焰原子分光光度计进行检测直至无法检出残余铜离子；

[0072] (6)将(5)获得的产物再用蒸馏水继续透析3天，洗去盐酸和EDTA，并用电导率计检测透析液直至电导率接近蒸馏水；获得金属离子印迹纳米材料(IIP)，将IIP装入密封瓶并置于室温中保存，待用；

[0073] (7)将0.166g荧光素溶解于50mL的DMF中，加入0.675g HOBT，1.895g HBTU，1.29g DIEA(摩尔比1:1:2)，常温下300r/min搅拌反应3h；

[0074] (8)向(7)中加入0.86g IIP，继续常温搅拌24h后停止，用乙醚多次萃取，水相再经过乙酸乙酯反复洗涤，完成后水相置于分子截留量为10000透析袋中，用乙醇水溶液透析15天，期间透析液通过荧光光谱仪检测直至不出现荧光素发光信号；

[0075] (9)再用蒸馏水透析(8)获得的产物3天，除去残留乙醇溶液，荧光探针材料装入密封瓶并置于4℃的环境中保存。

[0076] 实施例2

[0077] 实施例2的制备方法与实施例1相同，所不同的是金属离子印迹为锌离子印迹，所使用的水溶性锌盐为硝酸锌。

[0078] 实施例3

[0079] 实施例3的制备方法与实施例1相同，所不同的是金属离子印迹为铬离子印迹，所使用的水溶性铬盐为硝酸铬。

[0080] 为了验证实施例1～3获得的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针相对于聚乙烯亚胺非印迹聚合物(英文：non-imprinted polymer；英文简称：NIP)探针，下面制备聚乙烯亚胺非印迹聚合物探针作为对比例。

[0081] 对比例1

[0082] 一种聚乙烯亚胺非印迹聚合物探针的制备方法，包括以下步骤：

[0083] (1)分别称取5gPEI、5gECHA、0.1666g荧光素；

[0084] (2)将称取的5g PEI置于蒸馏水中搅拌溶解，混合溶液置于超声清洗器中超声振荡30min，然后伴随着机械搅拌逐滴滴入预聚物ECHA；

[0085] (3)滴加完毕反应30min后用1mol/L NaOH溶液调节反应体系pH至10，保持80℃继续搅拌反应5h后停止；

[0086] (4)将(3)中的反应产物装入分子截留量100k的透析袋，用1mol/L盐酸和乙二胺四乙酸(EDTA)反复透析洗涤，洗去未反应的PEI分子；

[0087] (5)将(4)获得的产物再用蒸馏水继续透析3天，洗去盐酸和EDTA，并用电导率计检测透析液直至电导率接近蒸馏水；获得非印迹纳米材料(NIP)，将NIP装入密封瓶并置于室温中保存，待用；

[0088] (6)将0.166g荧光素溶解于50mL的DMF中，加入0.675g HOBT，1.895g HBTU，1.29g DIEA(摩尔比1:1:2)，常温下300r/min搅拌反应3h；

[0089] (7)向(6)中加入0.86g NIP，继续常温搅拌24h后停止，用乙醚多次萃取，水相再经过乙酸乙酯反复洗涤，完成后水相置于分子截留量为10000透析袋中，用乙醇水溶液透析15天，期间透析液通过荧光光谱仪检测直至不出现荧光素发光信号；

[0090] (8)再用蒸馏水透析(7)获得的产物3天，除去残留乙醇溶液，非印迹荧光探针材料装入密封瓶并置于4℃的环境中保存。

[0091] 对实施例1～3及对比例1获得的探针进行相应的性能测试，具体如下：

[0092] (一)探针定量检测拟合参数测试结果：

[0093] 表3所示为实施例1～3的聚乙烯亚胺印迹聚合物探针及对比例1的聚乙烯亚胺飞印迹聚合物探针的对Cu2+，Zn2+，Cr3+荧光定量检测拟合参数。

[0094] 表3 IIP-荧光素探针与NIP-荧光素探针对Cu2+、Zn2+、Cr3+荧光定量检测拟合参数[0095]

[0096] 从表3可知，对比NIP-荧光素与IIP-荧光素探针可知，IIP-荧光素由于分子中活性氨基基团含量高，配位吸附金属离子容量大，传质速率快，光谱响应更加精确灵敏，因此具有更低的检测限及更加宽广的线性范围。三种荧光探针对金属离子的检测限约为10-3ppm，相比火焰原子吸收(1ppm)具有更低的检测限，但是相比其他小分子类荧光探针(ppb or ppt)则不具备检测限灵敏度优势，不适合于超痕量或超高精度检测。适用线性范围约为10-3～10mg，可跨越5个数量级进行定量检测，并且线性范围内均具有非常高的线性拟合度，因此适用范围广，并具有较高的精确度。我国饮用水国家标准规定金属离子含量阈值分别为铜：1.0mg/L，锌：1.0mg/L，铬：0.05mg/L，均位于荧光探针线性检测范围之内。另外纳米印迹荧光探针相比小分子荧光探针具有操作便捷、金属吸附去除率高、可回收荧光探针及金属、毒性小等优点，因此非常适用于实际生活中流域水、地下水及饮用水中金属离子的识别、检测及吸附。通过荧光识别检测法，可以达到较低的检测限和5个数量级的线性宽度。

[0097] (二)探针对水体金属离子污染的去除效果测试：

[0098] 将Cu2+、Zn2+、Cr3+、Ni2+、Co2+、Pb2+、Cd2+和Ag+共同加入河水中，组成各金属离子含量均为1mg/L的复合金属污染水体。针对Cu2+，Zn2+，Cr3+中任一目标离子进行萃取，分别用实施例1～3及对比例1获得的PEI荧光探针(0.01μmol/L)进行配位吸附，吸附平衡后通过超滤离心将荧光探针纳米颗粒过滤截留，并对滤出液中金属离子浓度进行检测。针对Cu2+，Zn2+，Cr3+三种金属离子的综合去除治理，则同时加入三种荧光探针(0.01μmol/L)进行吸附，同样采取超滤离心进行分离并进行检测，结果如表6所示。

[0099] 表6不同纳米荧光探针对河水中金属离子的去残留量统计表(单位：mg/L)

[0100]  空白组 Cu-IIP Zn-IIP Cr-IIP 三种混合探针
Cu2+ 1.0 0.076 0.982 0.979 0.036
Zn2+ 1.0 0.976 0.121 0.986 0.07
Cr3+ 1.0 0.984 0.967 0.083 0.062
Ni2+ 1.0 0.992 0.99 0.977 0.957
Co2+ 1.0 0.99 0.985 0.981 0.963
Pb2+ 1.0 0.999 0.998 0.998 0.977
Cd2+ 1.0 0.991 0.984 0.989 0.965
Ag+ 1.0 0.994 0.981 0.988 0.966

[0101] 从表6可知，三种荧光探针均对各自模板金属离子具有很高的吸附去除作用，单一荧光探针单次对Cu2+，Zn2+，Cr3+的去除率分别达到92.4％，87.9％，91.7％，同时对于其他竞争金属离子没有明显的吸附作用。

[0102] 吸附后纳米荧光探针颗粒经过盐酸或EDTA洗脱后，通过计算洗脱液中金属离子浓度，计算得到Cu2+，Zn2+，Cr3+的单次萃取回收率分别为84.6％，79.3％，80.4％。从处理效果分析，萃取率较低于去除率是由于洗脱过程中部分金属离子未完全洗脱以及部分金属离子流失所造成。对于复合金属离子的共同去除，三种荧光探针共同作用后对Cu2+，Zn2+，Cr3+的单次去除率分别为96.4％，93.0％，93.8％，表现出了很高的去除效果。

[0103] 总体可见PEI印迹纳米荧光探针具有很高的吸附去除金属离子的能力以及很好的萃取性能，可应用于工业废水及被污染湖泊、河流中金属离子的吸附去除。

[0104] (三)纳米荧光探针洗脱与循环使用测试

[0105] 具体操作过程为：分别采用0.1mol/L的强螯合剂(EDTA)或盐酸对实施例1获得的探针分子中的配位吸附金属离子进行洗脱。经过5次重复利用，分别测量IIP荧光探针再生后发光强度、配位吸附模板金属离子后发光强度以及对模板金属离子的吸附容量。实施例1～3获得的IIP-荧光素探针材料循环使用时的相对荧光强度及对Cu2+,Zn2+或Cr3+吸附容量如说明书图6(a)、6(b)、6(c)、6(d)、6(e)、6(f)所示。图6(a)～(f)中，qe代表吸附容量；I代表测量IIP荧光探针再生后发光强度；Ix代表配位吸附相应模板金属离子后发光强度(x为Cu或Zr或Cr)，|I|0代表发光强度的绝对值；由于图6(a)、6(b)、6(c)、6(d)、6(e)、6(f)的颜色分辨不是十分明显，特此说明，在涉及I、Ix、qe的图中，I、Ix、qe柱状图按照从左往右的顺序排列。

[0106] 从图6(a)、6(b)、6(c)、6(d)、6(e)、6(f)可知，使用0.1mol/L EDTA进行洗脱(图6(a)、6(c)、6(e))时，纳米探针再生后发光强度以及对模板金属离子的吸附容量经过5次重复使用后均稍有下降，三种荧光探针平均分别下降至初始值的87.3％、91.8％和82.1％。

[0107] 出现这样的结果主要是由于在洗脱和重复使用过程中少许金属离子残留在探针材料中，以及部分纳米探针材料的流失。在重复识别检测金属离子中，仍有明显的荧光淬灭效果，并且淬灭后强度与初次使用时无明显变化(5次平均变化率为0.92％)。

[0108] 而在使用0.1mol/L盐酸进行洗脱(图6(b)、6(d)、6(f))时，发现纳米探针再生后发光强度有明显下降，并且均伴随着对模板金属离子的吸附容量逐渐上升。这可能是由于纳米探针材料中IIP与荧光素结合处酰胺键受到强酸影响而发生部分水解。纳米材料中荧光基团经过洗脱会部分流失，因此造成再生探针材料发光强度下降。另外酰胺键水解后变为氨基，能够重新配位吸附对金属离子，也会导致对模板金属离子吸附量升高的现象。随着荧光基团部分流失，金属离子对荧光探针的荧光淬灭现象仍然存在，但是淬灭后发光强度受到荧光素浓度下降的影响，相比初次使用时光强也会有一定的降低(5次后平均降幅35.2％)，对定量检测造成干扰。

[0109] 总体而言，强酸和强螯合剂都能很好的起到材料洗脱和再生作用，特别对于EDTA洗脱再生5次后仍能保持较高的对模板金属离子识别和检测性能。由此也可以看出，由于IIP纳米探针材料特殊官能团，需要避免使用强酸进行洗脱，以免对破坏探针结构造成破坏。

[0110] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。