用于去除水中污染物的分子印跡磁性材料的制備與性能研究.pdf

1、分子印跡磁性材料具有比表面積大，利于吸附發(fā)生的特點(diǎn)，且可以利用外加磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)快速有效地定向分離，因此將其作為吸附材料用于環(huán)境中目標(biāo)污染物的去除具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文利用兩種模板分子分別制備出對(duì)應(yīng)的分子印跡磁性材料，并對(duì)材料的吸附性能進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下：
　?。?）通過化學(xué)沉淀法合成了通過3-氨基丙基三乙氧基硅烷（KH-550）成功改性的Fe3O4磁性材料，通過外加磁場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)快速分離。
　　（2）以雙酚A（

2、BPA）為模板分子，甲基丙烯酸（MAA）為功能單體，N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）為交聯(lián)劑，改性后的Fe3O4為載體，采用乳液聚合法成功制備了對(duì)BPA有特異選擇識(shí)別功能的分子印跡磁性材料。研究了制備條件、原料配比、pH對(duì)印跡材料吸附容量的影響，確定了最優(yōu)化樣品的合成條件。利用紅外光譜（FTIR）測(cè)試技術(shù)對(duì)改性后Fe3O4磁性材料、雙酚 A分子印跡磁性材料（BPA-MMIPs）進(jìn)行了表征。
　　（3）以非分子印跡磁性材料作對(duì)比

3、，對(duì)材料在溶液中投加量、吸附動(dòng)力學(xué)、吸附等溫線進(jìn)行了研究。選擇水中常見的離子作為干擾，研究BPA-MMIP在實(shí)際水體中對(duì)BPA吸附穩(wěn)定性能的影響，并對(duì)BPA-MMIP的再生及重復(fù)使用性能進(jìn)行了研究。選擇結(jié)構(gòu)與BPA類似的苯酚、四溴雙酚 A為干擾物質(zhì)，探討B(tài)PA-MMIP在單體系和混合體系中對(duì)BPA的選擇吸附性能，對(duì)其在水中選擇性識(shí)別機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在乳液聚合復(fù)雜的反應(yīng)體系中，聚合反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行最佳條件為甲苯

4、與水體積比為3:10，磁流體用量不能超過水相的10％，反應(yīng)溫度為65~70 oC。隨著BPA與MAA、BPA與MBA物質(zhì)的量比例的變化，材料對(duì)BPA的吸附容量也在變化，當(dāng)BPA:MAA:MBA=1:3:10時(shí)，材料的吸附容量達(dá)到最大值。洗脫實(shí)驗(yàn)選擇出最佳的洗脫液為乙酸/甲醇（1:9，V/V）；回用實(shí)驗(yàn)表明BPA-MMIP有很好的重復(fù)利用性，循環(huán)使用6次，對(duì)BPA的飽和吸附量變化不大。吸附材料投入量為1.0 g/L時(shí)， BPA-MMIP和

5、BPA-NMIP對(duì)BPA的吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，初始吸附速率分別是3.413 mg/(g.min)、0.221 mg/(g.min)；BPA-MMIP和BPA-NMIP吸附BPA過程符合Langmuir等溫吸附模型，BPA-MMIP對(duì)BPA的最大吸附容量為22.06 mg/g，是BPA-NMIP的4倍。環(huán)境條件pH、水中常見陰陽(yáng)離子對(duì)BPA-MMIP吸附BPA的過程沒有影響；通過在單體系、混合體系中比較吸附容量、吸附系數(shù)發(fā)現(xiàn)，存

6、在苯酚和四溴雙酚A干擾物質(zhì)時(shí)，BPA-MMIP對(duì)BPA和與其結(jié)構(gòu)最為相似的溴代衍生物四溴雙酚A（TBBPA）具有良好的選擇吸附性。推斷分子結(jié)構(gòu)和有機(jī)物化學(xué)性質(zhì)是影響其選擇吸附性能的主要因素。本研究制備的雙酚A分子印跡磁性材料比非分子印跡磁性材料具有較高的吸附容量和選擇吸附性能，可以作為水中BPA的萃取富集材料或者吸附材料，在水中微量元素分析檢測(cè)或環(huán)境雌激素類污染物去除方面將會(huì)有廣泛的應(yīng)用前景。
　?。?）以亞甲基藍(lán)為分子模板，MA

7、A為功能單體，MBA為交聯(lián)劑，采用本體聚合法制備了亞甲基藍(lán)分子印跡磁性材料（MB-MMIPs）。利用此材料為載體，考查優(yōu)化了亞甲基藍(lán)分子印跡磁性材料吸附效果良好的條件為：溶液的pH為11，提取時(shí)間30 min，洗脫液為含20％乙醇的0.10 mol/L的HC1溶液。當(dāng)材料投加量為1.0 g/L時(shí)，該材料符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Langmuir等溫吸附模型；研究重復(fù)使用亞甲基藍(lán)分子印跡材料的吸附性能，該材料重復(fù)利用5次，其吸附容量基本保持不變