超支化聚酰胺酰去除水中的 Cu2+和 Cd2+离子

自工业革命以来，水的重金属离子污染一直是人们关注的问题。尽管在世界范围内对重金属污染的关注和努力已经减少了重金属中毒事故，但慢性污染仍在继续。例如，自从 1959 年水俣病事件后，汞的使用和处置一直受到限制，但在海洋中还会经常发现体内生物积累汞的鱼类。另一个例子包括 2016 年澳大利亚家庭饮用水的铜污染以及 2011 年在孟加拉国河水中发现的高浓度的铜污染。此外，2016 年和 2018 年波兰和印度分别报告了水库的镉污染和河流的沉积物问题。

由于重金属污染持续存在，近年来人们对去除水中的重金属离子进行了大量研究。基于对去除污染物的能源效率研究，人们发现吸附是一种很有前途的去除水中重金属离子的方法。在所应用的吸附材料中，由于吸附性能好且具有丰富的官能团，聚合物凝胶吸附剂，如壳聚糖、藻元酸盐、琼脂糖、聚乙烯亚胺（PEI）、聚酰胺-胺（PAMAM）等得到了广泛的研究。其中，PAMAM 因具有大量酰胺基和胺基而利于与重金属离子结合。但 PAMAM 的合成复杂且耗时。为了解决该问题，作者课题组在 2017 年报告了一种便捷的制备超支化 PAMAM 水凝胶的一步法。 酰肼结构中含有胺和酰胺基团，但将其作为吸附剂应用却鲜有报道。酰肼基团一般是通过附加步骤，如末端基修饰而引入聚合物链。

韩国科学技术高级研究院的 Sang Youl Kim 等人以二酰肼、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为原料，经 aza-Michael 加成反应，通过反相悬浮聚合，合成了新型超支化聚酰胺酰肼（PAMH）水凝胶颗粒。该方法不需要额外的步骤引入酰肼功能基，与其它含酰肼的吸附剂不同，功能基的组成易于调节。对 Cd2+ 、Cu2+ 离子的吸附研究表明，聚合物具有可调节的吸附能力，对上述两种离子的最大吸附量分别为 85mg/g、47.6mg/g，与其它已报道的吸附剂相当。在酸性条件下，该吸附剂的吸附能力下降了 10%，而基于二胺的超支化 PAMAM 在 pH=4 时，其吸附能力下降约 90%。这表明该吸附剂在酸性条件下吸附性能良好。

参考文献：Hojung Choi, Taehyoung Kim and Sang Youl Kim, Poly (Amidehydrazide) Hydrogel Particles for Removal of Cu2+ and Cd2+ Ions from Water，Gels 7, 121, 2021