何文涓

【摘 要】近年来，分子印记技术发展迅速，已广泛用于 DNA、RNA、蛋白质的检测，而离子印迹技术是分子印迹技术的一个重要的分支，它主要适用于分离、富集、以及检测不同组分样品中的痕量金属离子。铅是污染环境常见的一种元素，对人体危害极大，在泥土、水源中检测痕量铅离子，一直是环境化学中的一个难题。本文主要介绍了铅离子印迹聚合物在环境监测和环境保护中的应用。

【关键词】铅离子；印迹技术；环境监测

现如今工业发展迅速，人们的出行也更加方便，但伴随着而来的是大量的工业废水和汽车尾气，在这些工业废水或汽车尾气中含有重金属离子，如果工业废水处理不当或者是直接不处理会严重污染地表水以及土壤，汽车尾气排放在空气中，也污染着道路周边的土壤或水源，这些都严重地威胁着我们人类的生存环境。如何快速有效地将废水里的重金属离子除去已经成为环境化学的热门问题，更是保护人类生存环境的当务之急。

1 铅离子对人体的危害

铅是一种重金属，是人类最早认识的重金属元素之一。铅在日常生活中有很多用处，比如蓄电池是用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，而电动车大多都是采用蓄电池作为动力，且汽车、飞机、坦克等也是用蓄电池作为照明光源。

但是，铅是一种严重危害人体健康的重金属，铅可以通过多种途径进入人体，进入人体后，除少部分可以通过粪便、汗液排泄外，其余大部分在数小时后进入到人体血液中，再通过血液侵入大脑神经组织，使营养物质和氧气供应不足，造成脑组织损伤。而且铅在体内半衰期长，易在体内蓄积，即便每次吸入量很少，但日久天长，即可产生积蓄中毒。儿童对铅毒害作用的敏感性要高于成年人，由于儿童的脑组织发育不完善，铅易在儿童脑部蓄积，导致儿童中枢神经系统紊乱，儿童多动症的多发跟铅中毒大有关系。研究表明，“血铅超过3.86μmol/L时可出现明显铅中毒现象，因此将血铅的诊断值定在2.9μmol/L”[1]。同时，鉛具有生物不可降解的特点，在环境中会长期累积。因此，环境中的铅对人类造成极大的危害，处理含铅废水，富集和分离水中的痕量铅是保护人类生存环境的当务之急。

2 离子印迹技术的概念

分子印迹是一种新型的亲和分离技术。分子印迹技术是指以目标分子为模板，将具有结构上互补的功能单体通过共价或非共价键与模板结合，并加入交联剂进行聚合反应，反应完成后将模板分子洗脱出来，形成一种具有固定空穴大小和形状及有确定排列方式的刚性聚合物的一类技术，相应的交联高聚物即分子印迹聚合物[2]。如果以目标离子为模板，那么，这种技术就称为离子印迹技术。

离子印迹技术是一种崭新的分离技术，是分子印迹技术的分支。牟怀燕等指出，“离子印迹技术以阴、阳离子为模板，通过静电、配位作用与功能单体相互作用，交联聚合物后，去除模板离子，便获得了具有特定的基团排列、固定空穴大小和形状的刚性聚合物，形成的三维孔穴对目标离子具有特异选择性，越来越多地被用于金属离子的分离、富集方面”[3]。由于用不同的模板离子制备的离子印迹聚合物具有不同的结构和性质，因此，一种离子印迹聚合物只能与一种离子结合，即离子印迹聚合物对该模板离子具有选择性结合作用。

3 铅离子印迹聚合物的制备

在铅离子印迹聚合物制备的过程中，功能单体便是铅离子。主要制备过程有三步：首先，功能单体和铅离子在特定的条件下，形成某种可逆的铅离子络合物；之后，在铅离子络合物中加入过量的交联剂，引发聚合后，在模板离子周围形成高度交联的刚性聚合物；第三步，选取适当的方法将作为模版的铅离子洗脱出来。即得到了铅离子印迹聚合物。如此，铅离子印迹聚合物可以用来对目标铅离子进行特异性吸附，特别适用于被污染的环境中分离或富集水中的痕量铅离子。

4 铅离子印迹聚合物的应用

离子印迹聚合物的应用范围很广，本文主要讨论离子印迹聚合物在分离和富集技术中的应用。目前，分离和富集技术已经成为分析痕量重金属离子的重要方法之一。

4.1 在固相萃取中的应用

固相萃取是近年来发展起来的一种样品预处理技术，是样品预处理众多方法中较为常见的一种。把印迹技术和固相萃取结合在一起，便可以较为方便地应用于混合物中特定的金属离子的分离、纯化或浓缩。比如把铅离子印迹聚合物用在固相萃取中，便可以从含有多组分的样品中选择性地富集或分离铅离子。

4.2 在膜分离中的应用

膜分离技术是一种比较成熟的分离技术，纯化水的制备多采用这个方法。目前膜分离技术广泛用于海水和苦咸水淡化，废水深度处理，以及废液或废水中有用物质的浓缩回收。如果把离子印迹技术和膜分离技术相结合，即可以制备出高选择性的渗透膜及亲和膜，如此便可以更好地对含有不同组分的混合物进行选择性分离。例如将铅离子印迹技术和共价表面修饰技术相结合，可以制备出铅离子印迹复合膜，而铅离子印迹复合膜具有良好的渗透性和表面亲水性，且对铅离子的吸附亲和性更强，拥有更快的吸附速率。

4.3 在电化学传感器中的应用

电化学传感器是一种对各种化学物质敏感，并且能把化学物质的浓度转换成电信号进而进行检测的仪器。离子印迹聚合物稳定性好，且具高选择性，若把金属离子印迹技术运用到电化学传感器中，就能制备出具有高稳定性、高选择性的人工离子识别元件。

5 铅离子印迹技术在环境监测与环境保护中的应用前景

工业废水，汽车尾气是现代社会快速发展带来的不良副产物，我们赖以生存的环境愈来愈恶劣，这是全世界都必须重视的问题，如何更加快速准确的监测环境，并加以改善，是我们应该努力的方向。

近年来，分子印迹技术迅猛发展，而离子印迹技术作为分子印迹技术的一个重要分支，已经成功用于环境监测，在湖水、雨水、自来水和污泥浸出液等样品中进行微量铅的分离和富集。虽然铅离子印迹技术的发展还不完善，“但其表现出的特异性使其逐渐成为化学领域中不可缺少的强大武器。运用计算机模拟来进行单体、交联剂的选择，可以减少选择的盲目性，并可为印迹效率的提高提供理论基础，这无疑将带动整个印迹领域的发展”[4]。铅对人们的危害众所周知，而工业废水和汽车尾气对环境的污染也是显而易见的，如此，富集、分离、除去痕量铅是人们迫切需要解决的问题。随着人们对离子印迹技术研究的不断深入，铅离子印迹技术在环境监测和环境保护方面的应用前景将会更加广泛。

【参考文献】

[1]邵恬恬，渠美云，肖新峰.铅离子印迹聚合物选择性吸附特性的研究与应用[J].化学研究与应用，2013，25（6）：799

[2]张惠欣，窦倩，金秀红，等.磁性铅（II）离子表面印迹聚合物的合成及吸附性能[J].化学研究与应用，2014，26（2）：195.

[3]牟怀燕，高云玲，付坤.离子印迹聚合物研究进展[J].化工进展，2011，30（11）：2467.

[4]李成发，李英，尹刚强.铅离子印迹聚合物的研究[J].广州化工，2013，41（2）：10.

[责任编辑：田吉捷]