新型磁性分子印跡聚合物的制備及其對二苯并噻吩的吸附行為研究.pdf

1、運(yùn)輸燃料中的有機(jī)硫磺化合物燃燒后產(chǎn)生大量的硫氧化物(SOx)，會導(dǎo)致酸雨，設(shè)備腐蝕及發(fā)動機(jī)尾氣凈化系統(tǒng)催化劑中毒。各國都建立了越來越嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)來控制運(yùn)輸燃料，尤其是汽油和柴油(占整個冶煉廠產(chǎn)品的75-80％)中的硫含量。因此，燃料油中硫磺類化合物的脫除已經(jīng)成為一個世界級的研究課題。
　　 二苯并噻吩和它的衍生物是主要的有機(jī)硫磺化合物，其中二苯并噻吩占70％。由于存在空間位阻，這些化合物很難通過傳統(tǒng)加氫脫硫的方法去除。此外，加

2、氫脫硫要求高溫(T＞623K)，高壓(3-10MPa)和大量氫氣的反應(yīng)條件，導(dǎo)致較高的成本和操作費(fèi)用。
　　 吸附脫硫技術(shù)具有操作成本低，能源消耗小，反應(yīng)條件溫和及重復(fù)再生使用效果好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具發(fā)展空間的油品深度脫硫方法之一。近幾年，分子印跡聚合物由于其選擇性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、制備過程簡單的優(yōu)點(diǎn)，被用作吸附劑在分離和富集復(fù)雜混合物系統(tǒng)中痕量目標(biāo)分子及其結(jié)構(gòu)類似物上顯示出來巨大的應(yīng)用潛力。分子印跡技術(shù)是一項(xiàng)極具吸引力的技術(shù)

3、，是指在負(fù)載基質(zhì)上形成一個3D交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，然后對目標(biāo)分子產(chǎn)生優(yōu)先吸附的能力。但是在聚合物制備和吸附分離過程中，冗長的離心分離步驟是不可避免的，而且在這個過程中很容易造成分子印跡聚合物的大量損失。磁性分子印跡聚合物是指在無機(jī)磁性顆粒上包裹一層有機(jī)的分子印跡聚合物，因此，它既具有分子印跡聚合物的高識別性又具有磁性分離方便快捷的特性，而且磁性分離過程可直接作用于原材料上，特別適合應(yīng)用于原料的大規(guī)模分離操作。因此，磁性分子印跡聚合物的制備

4、將是一項(xiàng)很有應(yīng)用前景的吸附分離技術(shù)。
　　 本論文主要是研究制備一種可對二苯并噻吩產(chǎn)生特異選擇性吸附的有效吸附劑，主要包括以下三個方面的內(nèi)容:
　　 (1)以DBT作為模板分子，采用Fe3O4磁納米粒子為載體，四乙烯基吡啶(4-VP)為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑，采用表面分子印跡技術(shù)制備出了磁性分子印跡聚合物(MMIPs)。通過紅外光譜(FT-IR)，掃描電鏡(SEM)和振動樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對MMIPs進(jìn)

5、行了表征。通過一系列吸附試驗(yàn)包括吸附動力學(xué)，吸附等溫線和選擇性吸附，調(diào)查研究了MMIPs的吸附性能。結(jié)果表明，MMIPs對DBT有很好的選擇性，大約5h可達(dá)到吸附平衡，在45℃時，平衡吸附量是22.23mg/g。
　　 (2)在Fe3O4磁納米粒子表面包裹二氧化硅后，用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)對包覆材料進(jìn)行表面功能化修飾來引進(jìn)雙鍵(Fe3O4@SiO2-MPS)。然后在Fe3O4@SiO2-MPS表面印跡DB

6、T分子，合成了磁性分子印跡聚合物(MIP/Fe3O4@SiO2-MPS)。通過紅外光譜(FT-IR)，掃描電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)，熱重分析(TGA)和振動樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對MIP/Fe3O4@SiO2-MPS進(jìn)行了表征。通過一系列吸附試驗(yàn)包括吸附動力學(xué)，吸附等溫線和選擇性吸附，調(diào)查研究了MIP/Fe3O4@SiO2-MPS的吸附性能。結(jié)果表明，MIP/Fe3O4@SiO2-MPS對DBT展現(xiàn)了良好的吸附能力和識別選擇性。

7、
　　 (3)以DBT為模板采用懸浮聚合法制備了一種新型的磁性分子印跡聚合物Fe3O4-SMIPs。通過紅外光譜，掃描電鏡，振動樣品磁強(qiáng)計(jì)，熱重分析以及氮?dú)馕綄酆衔颋e3O4-SMIPs的形貌、表面結(jié)構(gòu)以及磁性能進(jìn)行了分析。吸附動力學(xué)采用pseudo-first-order動力學(xué)模型，pseudo-second-order動力學(xué)模型以及Elovich動力學(xué)模型來對動力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析測試。吸附等溫線數(shù)據(jù)通過Langmuir和F