Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(2), 129-135Published Online April 2019 in Hans. /journal/aephttps:///10.12677/aep.2019.92020Application of MolecularlyImprinted Polymer in WaterYushan Jiang, Linnan Zhang*, Yun JiangSchool of Science, Shenyang University of Technology, SUT, Shenyang LiaoningReceived: Mar. 17th, 2019; accepted: Apr. 1st, 2019; published: Apr. 8th, 2019AbstractThe molecularly imprinted polymer is a polymer prepared on the basis of molecular imprinting technology, which has specific recognition, simple operation and continuous operation. Firstly, the main preparation methods of molecularly imprinted polymers, including in-situ polymerization, blending, surface modification and electrochemical polymerization, were reviewed. Then the ap-plication progress of molecularly imprinted polymers in inorganic and organic components was introduced. Existing defects of molecularly imprinted polymers and future development prospects are also analyzed.KeywordsMolecularly Imprinted Polymer, Molecularly Imprinted Membrane, Heavy Metal, Organic Component分子印迹聚合物在水体中的应用蒋育杉，张林楠*，蒋赟沈阳工业大学理学院，辽宁沈阳收稿日期：2019年3月17日；录用日期：2019年4月1日；发布日期：2019年4月8日摘要分子印迹聚合物是以分子印迹技术为基础制备出的一种聚合物，具有特定的专一识别性，操作简单，可连续化操作。
首先对分子印迹聚合物主要制备方法，包括原位聚合，共混法，表面修饰与电化学聚合法进行了评述，而后介绍了分子印迹聚合物分别在无机组分和有机组分中的应用研究进展，分析了分子印*通讯作者。
蒋育杉等迹聚合物的现有缺陷以及以后的发展前景。
关键词分子印迹聚合物，分子印迹膜，重金属，有机组分Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言近年来，随着石油化工，制药行业，合成纤维，印染行业的迅速发展，各种含有持久性污染物的废水相应增多，它们进入水体给环境造成了严重的污染，含有持久性难降解污染物废水危害极大，特别是小分子的酚类，卤代有机物，芳香族化合物和硝基化合物和无机类重金属离子。
由于污染物具有毒性，传统的生物处理和化学沉淀方法和工艺往往不能很好地达到预期目的或根本无效。
分子印迹膜(MIM)是近年来最受瞩目的基于一种新型膜的分离方法，最大的特点是对特定的物质可以有针对性的吸附分离，并且可连续化操作。
在生物大分子分离，手性化合物的分离等方面有较大的应用潜力[1]，并已在氨基酸衍生物分离，核糖核苷酸分离，药物及手性拆分方面取得初步效果，而将分子印迹膜与分离膜复合，得到的分子印迹复合膜(MICM)，更是因为具有特定分子印迹专一识别性，操作简单，可连续化操作而具有广阔前景。
2. 分子印迹聚合物膜的制备方法2.1. 原位聚合将模板分子、功能单体、交联剂按一定比例混合。
在两块基板之间整体交联聚合得到具有一定厚度的分子印迹膜。
原位聚合操作简单，但制备的膜较厚，机械性能差且孔隙率低。
管萍等[2]采用原位聚合制备了红霉素分子印迹聚合物膜(MIPM)，以红霉素(EM)为模板分子，甲基丙烯酸甲酯(MAA)为功能单体系统研究了EM与MAA用量比、交联剂用量、引发剂种类和用量、洗脱时间等因素对印迹位点及膜分离性能的影响。
结果表明，当MAA用量为0.0461 mol，EM用量为0.724 mmol，交联剂EDMA与MAA摩尔比为5:1，引发剂AIBN与(NH4)2S2O8用量各为0.12 g，超声洗脱40 min时，膜中印迹位点数多，对红霉素分子的截留率达到55%以上，水通量达70 L/m2∙h以上。
为保证良好的识别性能，分子印迹聚合物(MIP)的交联度往往很高，高交联体系导致较大的传质阻力，形成的印迹膜通量都非常低，王小骥等[3]将Fe3SO4纳米粒子包裹入壳聚糖粒内，制备了能够选择性吸附Cd2+的磁性印迹壳聚糖颗粒，能够利用磁性分离的方式，在外界磁场的作用下方便快捷地与水体发生分离，从而实现对水体中重金属离子的移除与回收。
2.2. 共混法将模板分子、功能单体、交联剂按一定比例混合，区别于原位聚合法的是共混法是在聚合物材料中引入模板分子的识别位点，无需自由基聚合，然后将混合液刮涂在适当的支撑体上，再浸入凝固浴或惰性气氛中，而后对制得的膜进行洗脱去除模板分子，即得分子印迹膜，该技术也具有拦截其他非模板分子的功能。
Wei Liu等[4]以诺氟沙星(NFXC)为模板分子，甲基丙烯酸(MAA)为功能单体，三羟甲基丙烷蒋育杉等三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂，采用本体聚合法制备诺氟沙星分子印迹聚合物。
并且通过共混方法制备了聚砜基质的印迹聚合物膜。
通过傅里叶红外光谱(FTIR)和透射电镜(TEM)光谱分别测定并证实了诺氟沙星分子印迹聚合物的结构。
通过扫描电子显微镜(SEM)和组合方程实验研究了该分子识别膜的组合特征和机理，结果表明，分子识别膜对诺氟沙星具有较高的选择性。
2.3. 表面修饰表面修饰法即在已有商品膜的基础上对其进行表面修饰，通过光或热引发在膜表面进行接枝共聚，模板分子用量少，印迹位点可及性高，可大大提高分子印迹膜的通量。
吕春晖等[5]采用表面印迹法，以恩诺沙星为模板，甲基丙烯酸(MAA)为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂，在聚苯乙烯酶标板表面直接合成恩诺沙星分子印迹聚合物膜。
通过傅立叶红外光谱分析、电镜扫描、吸附平衡结合实验、Scatchard方程分析及吸附动力学实验对恩诺沙星印迹聚合物膜进行性能表征。
合成的分子印迹聚合物膜具有很好的印迹效果，对恩诺沙星有较高的特异性吸附，且传质速率快。
2.4. 电化学聚合电化学聚合通常用于制备传感器敏感膜，而膜与传感器的接触面是非常重要的，聚合法等技术制成的膜，厚度较厚，均匀性差，极大地影响了传感器的灵敏度。
采用电化学法制备分子印迹膜能使所得印迹膜与传感器界面较好的结合。
Liu W.等[6]将Au膜用作折射率敏感金属膜，与从光纤芯和用于电聚合(分子印迹聚合物)MIP膜的电极同时照射的光耦合。
制造的探针非常高的灵敏度，合成的MIP薄膜的表面形态和官能团通过原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换红外显微光谱(FTIR)表征，以进一步了解吸附和解吸过程。
鉴于低成本，无标记测试，简单的制备过程和快速响应，该方法可用于监测复杂实际样品中的物质，以便将来进行实验室外测试。
3. 分子印迹聚合物在水体中的应用3.1. MIP在无机组分分离中的应用垃圾无机物中的重金属类物质会导致严重的健康疾病，对人类的危害极大并被认为是最严重的环境污染物，尤其是镉，铅等长时间接触即使是很低浓度也会导致肾功能不全，心血管疾病。
而已经提出的大量消除重金属污染物的方法，包括化学沉淀、氧化还原法、电化学处理、膜过滤，吸附等[7] [8]，其中吸附方法由于其高效率，便利性，可以通过适当的解吸处理就能将吸附剂再生利用而受到广泛关注[9] [10]。
活性炭，树脂等。
然而吸附时间较长，吸附效率低，成本高，限制了它们的应用。
而分子印迹技术因其具有针对特定物质的选择性识别能力，具有高选择性低成本，耐用性，可重用性，得到广泛的应用。
刘坪鑫等[11]首次以异烟酸为功能单体，以Mo(VI)为印迹模板分子，以氨基化二氧化硅为支撑体，正硅酸乙酯为交联剂，采用溶胶–凝胶法制备Mo(VI)分子印记吸附剂，并采用索氏提取和酸洗的洗脱方法成功的达到了洗脱模板分子的目的，且符合吸附过程规律，首次回用后性能削减不大，对Mo(VI)去除率仍在90%左右，而再生5次后去除率仍保持在85%左右，仅下降约6%，且吸附剂表面形态结构经扫描电镜观察后变化不大，仍保持原有的表面特性，通过配位作用与目标离子相结合，从而形成分子印迹吸附点，达到选择性识别的目的。
Esen C.等[12]通过无表面活性剂聚合制备了聚(甲基丙烯酸羟乙酯-共-甲基丙烯酰谷氨酸) p(HEMA-MAGA)纳米球，并用于吸附水中的Cd2+离子。
通过无表面活性剂乳液聚合制备纳米球，通过测试实验表明Cd2+离子的吸附量随着PH的增加而增加，并在PH = 4.0达到一个最高值，p(HEMA-MAGA)纳米球可以重复蒋育杉等使用，在连续吸附和洗脱操作中不会损失其初始性质。
铅是电子行业、印刷电路板行业、铅蓄电池等废水中的主要污染物，由于钱的毒性和特性，所以对铅在环境中的标准要求很高。
Girija P.等[13]采用分子印迹技术，制备了一种新型Pb(II)离子印迹海藻酸互穿的聚合物网络(IPN)，用于去除Pb(II)离子。
在藻酸存在下，用丙烯酰胺合成Pb(II)离子印迹藻酸盐和N，N-亚甲基-双丙烯酰胺(NNMBA)交联的聚丙烯酰胺基IPN。
研究了基质对Pb(II)离子的吸附效率和对IPN 上的金属离子如Zn(II)，Cu(II)和Cd(II)离子的选择性的影响。
分离过程遵循吸附分离规律。