毒性陰離子物質(zhì)分子表面印跡材料的制備及其分子識(shí)別與結(jié)合特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)印染產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,染料廢水已成為難處理的工業(yè)廢水之一。大多數(shù)染料為有毒難降解有機(jī)物,化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng),具有致癌、致畸、致突變作用;這些有毒有機(jī)物通過地表滲入到地下含水層,進(jìn)而使地下水受到污染,直接影響飲用水源,已嚴(yán)重威脅到人類的健康安全。另外,飲用水消毒在殺死水體病原微生物的同時(shí),也產(chǎn)生了另一類對(duì)人類具有致癌、致畸的消毒副產(chǎn)物,直接危害人類健康。因此,發(fā)展高性能的固體材料作為固相萃取劑以對(duì)飲用水中的消毒副產(chǎn)物和染料廢水中的毒性離子進(jìn)行

2、高效的吸附和去除,是環(huán)境治理與保護(hù)領(lǐng)域中的重大課題。
　　本研究采用“接枝聚合與分子印跡同步進(jìn)行”的新型表面印跡方法,以陽(yáng)離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨為功能單體,分別制備了消毒副產(chǎn)物三氯乙酸、酸性染料活性艷紅 X-3B和酸性紅-14的分子表面印跡材料,所制備的表面印跡材料能夠高效的選擇性吸附水體中的消毒副產(chǎn)物三氯乙酸和酸性染料的殘留物,顯然,本文的研究結(jié)果在水環(huán)境的治理和保護(hù)及監(jiān)測(cè)方面都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　首先,使

3、用硅烷偶聯(lián)劑γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)對(duì)微米級(jí)硅膠進(jìn)行表面改性,制得了表面鍵合有氨基的改性微粒 AMPS-SiO2;在水溶液體系中,改性微粒表面的氨基與水溶液中的過硫酸鹽構(gòu)成氧化-還原引發(fā)體系,實(shí)施了陽(yáng)離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)在硅膠微粒表面的高效引發(fā)接枝聚合,制得了接枝微粒PDAC/SiO2?？疾炝薖DAC/SiO2與三氯乙酸(TCAA)間的相互作用并對(duì)其進(jìn)行了FTIR表征。在此基礎(chǔ)上,選取TCAA為模板分子,

4、憑借離子交換作用(靜電相互作用),DAC首先結(jié)合在TCAA周圍,改性硅膠AMPS-SiO2表面的氨基與溶液中的過硫酸鹽構(gòu)成表面引發(fā)接枝聚合體系,在硅膠微粒表面產(chǎn)生自由基,使得DAC及交聯(lián)劑 N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)在硅膠微粒表面產(chǎn)生接枝交聯(lián)聚合,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了 TCAA陰離子的表面同步印跡;洗脫模板離子后,制得了TCAA陰離子表面印跡材料IIP-PDAC/SiO2。采用靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種方法,考察研究了IIP-PDAC/SiO2對(duì)

5、TCAA陰離子的識(shí)別與結(jié)合性能。研究結(jié)果表明,印跡材料對(duì)TCAA陰離子的靜態(tài)吸附容量和動(dòng)態(tài)結(jié)合容量分別為0.93 mmol/g和0.963 mmol/g;相對(duì)于參比離子一氯乙酸(MCAA),印跡材料IIP-PDAC/SiO2對(duì)TCAA陰離子的選擇性系數(shù)為3.6;該印跡材料具有良好的洗脫性能,以NaCl和NaOH混合溶液作為洗脫液,21個(gè)床體積內(nèi)TCAA的解吸率可達(dá)到99.6％。
　　接著,采用類似的方法,制備了活性艷紅 X-3B(

6、RBR)的表面印跡材料。測(cè)定了接枝微粒PDAC/SiO2的Zeta電位,考察了吸附液pH值對(duì)接枝微粒PDAC/SiO2吸附性能的影響,研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH=7時(shí),PDAC/SiO2對(duì)RBR的吸附量最大。基于此,在中性水溶液中,仍以DAC為功能單體,MBA為交聯(lián)劑,在硅膠微粒表面實(shí)施了RBR的表面印跡,洗脫模板后,得到RBR的表面印跡材料MIP-PDAC/SiO2。以活性黃X-RG(RY)和活性嫩黃X-6G(RLY)為參比物,考察研究了表面印跡

7、材料MIP-PDMC/SiO2對(duì)RBR的分子識(shí)別與結(jié)合特性。研究結(jié)果表明,印跡材料對(duì)RBR分子的靜態(tài)吸附容量和動(dòng)態(tài)結(jié)合容量分別為1.032 mmol/g和1.058 mmol/g;相對(duì)于RY和RLY,印跡材料MIP-PDAC/SiO2對(duì)RBR的選擇性系數(shù)可高達(dá)8.1和8.9;以NaCl和NaOH混合溶液作為洗脫液,20個(gè)床體積RBR解吸率可達(dá)到96.2％,顯示出良好的洗脫性能。
　　最后,仍基于“離子交換”和“表面引發(fā)接枝聚合”,

8、實(shí)施了酸性紅-14(AR)在硅膠微粒表面印跡,洗脫模板分子后,制得 AR分子表面印跡材料MIP-PDAC/SiO2。重點(diǎn)考察了印跡反應(yīng)條件對(duì) MIP-PDAC/SiO2結(jié)合性能的影響。研究結(jié)果表明,當(dāng)DAC與AR和MBA的投料比分別為4:1和8:1時(shí),所制備的印跡材料對(duì)AR的結(jié)合量最大;以酸性橙Ⅱ(AO)和酸性嫩黃G(ALY)為參比物,印跡材料對(duì)AR分子的靜態(tài)吸附容量和動(dòng)態(tài)結(jié)合容量分別為1.147 mmol/g和1.155 mmol/g