陽離子單體表面引發(fā)接枝聚合法制備陰離子物種表面印跡材料及其離子（分子）識別與結(jié)合特性研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水體污染問題日益嚴(yán)重，水體污染的主要來源有生活污水、農(nóng)業(yè)污水、工業(yè)污水的排放。生活污水中洗衣粉、合成洗滌劑及農(nóng)業(yè)上含氮磷化肥的使用造成水體富營養(yǎng)化，引起藻類及浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象，人畜長期飲用也會中毒致??；工業(yè)廢水中重金屬離子、毒性含氧酸根離子及酸性染料廢水的污染對人體的健康及水體的生態(tài)平衡造成了嚴(yán)重危害。因此，積極發(fā)展新技術(shù)與新材料，去除水源中的污染物是十分迫切

2、的。
　　本研究建立了一種“接枝聚合與分子印跡同步進(jìn)行”的新型離子（分子）表面印跡方法，所制備的陰離子表面印跡材料能夠高效的去除水中的含氧酸根陰離子及酸性染料分子，本文的研究結(jié)果在水環(huán)境的保護(hù)方面具有潛在的應(yīng)用前景。
　　首先，使用偶聯(lián)劑γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)對微米級硅膠微粒進(jìn)行表面改性，制得表面含有氨基的改性硅膠AMPS-SiO2；憑借離子交換作用，陽離子單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)結(jié)合在模板離子

3、磷酸根周圍；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，使DMC及交聯(lián)劑N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)在硅膠微粒表面發(fā)生接枝交聯(lián)聚合，從而實現(xiàn)了磷酸根離子的表面印跡；洗脫模板離子后，制得了磷酸根陰離子表面印跡材料IIP-PDMC/SiO2。采用靜態(tài)與動態(tài)兩種方法，考察研究了IIP-PDMC/SiO2對PO43-離子的識別特性與結(jié)合性能。研究結(jié)果表明，離子表面印跡材料IIP-PDMC/SiO2對P

4、O43-離子具有特異的識別選擇性與優(yōu)良的結(jié)合親和性，靜態(tài)和動態(tài)結(jié)合容量分別為：0.65mmol/g和0.76mmol/g；相對于對比離子高錳酸根離子，IIP-PDMC/SiO2對PO43-離子的識別選擇性系數(shù)為9.58；該離子印跡材料具有優(yōu)良的洗脫性能，以NaCl溶液為洗脫液，20個床體積內(nèi)解吸率可達(dá)99.53％。
　　接著，與上述方法類似，仍基于“離子交換”和“表面引發(fā)接枝聚合”，實施了砷酸根陰離子在硅膠微粒表面印跡；洗脫模板離

5、子后，制得了砷酸根陰離子表面印跡材料IIP-PDMC/SiO2。采用紅外光譜(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)及熱失重分析法(TGA)等多種手段對表面印跡材料IIP-PDMC/SiO2進(jìn)行了表征。以鉻酸根、硝酸根兩種含氧酸根陰離子為對比離子，重點考察研究了表面印跡材料IIP-PDMC/SiO2對砷酸根離子的離子識別與結(jié)合特性。研究結(jié)果表明，在pH=5的介質(zhì)中，砷酸根以H2AsO4-離子為主要形式，在此條件下制備的印跡材料IIP-PD

6、MC/SiO2對H2AsO4-離子具有優(yōu)良的識別選擇性與結(jié)合親和性，靜態(tài)和動態(tài)結(jié)合容量分別為：0.174mmol/g和0.185mmol/g；相對于鉻酸根與硝酸根，IIP-PDMC/SiO2對H2AsO4-離子的識別選擇性系數(shù)分別為8.814和7.898；該離子印跡材料具有優(yōu)良的洗脫性能，以NaCl溶液為洗脫液，25個床體積內(nèi)解吸率可達(dá)99.63%。
　　最后，仍基于“表面引發(fā)接枝聚合”，并利用主-客體之間的靜電相互作用，實施了酸

7、性染料日落黃分子在硅膠表面的印跡。改性硅膠微粒AMPS-SiO2表面的氨基與溶液中的過硫酸鹽構(gòu)成氧化-還原引發(fā)體系；在水溶液體系中，以陽離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)為功能單體，以甲基雙丙烯酰胺(MBA)為交聯(lián)劑，實現(xiàn)了模板分子酸性染料日落黃的表面印跡；洗脫模板分子后，制得日落黃分子表面印跡材料MIP-PDAC/SiO2。以酸性紅-18與酸性紅-14兩種酸性染料為對比，考察了表面印跡材料MIP-PDAC/SiO2對日落黃分子