反相懸浮聚合法制備微米級(jí)陰離子印跡微球及其對(duì)離子識(shí)別特性的研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，水污染問(wèn)題已經(jīng)成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，影響人們生活的嚴(yán)重問(wèn)題。不僅影響人們的身體健康，同時(shí)嚴(yán)重破壞自然環(huán)境，造成生態(tài)平衡失調(diào)?；ぉp紡織、冶金、農(nóng)藥、電鍍、煉焦等工業(yè)領(lǐng)域的廢水排放是造成水污染的主要源頭，而城鎮(zhèn)生活污水中的含磷物及含氮物則會(huì)造成嚴(yán)重的水體富營(yíng)養(yǎng)化，引起藻類(lèi)和浮游生物快速繁殖，水體溶氧量下降，水質(zhì)惡化，造成水生需氧類(lèi)生物的大量死亡，人類(lèi)長(zhǎng)期飲用也會(huì)帶來(lái)諸多不利影響。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)出新技術(shù)和新材

2、料，以去除水體中的各種污染物，保護(hù)水環(huán)境，維護(hù)人體健康，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
　　本研究采用了反相懸浮聚合法制備了兩種微米級(jí)陰離子印跡微球，這些微球可高效的去除水中的陰離子污染物種，這是一條將分子（離子）印跡技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境治理的新途徑，本文的研究結(jié)果在水環(huán)境的治理與保護(hù)方面具有明顯的科學(xué)意義與潛在的應(yīng)用前景。
　　首先以環(huán)已烷為分散介質(zhì)、Span-60為分散劑組成連續(xù)相，采用反相懸浮聚合法，通過(guò)陽(yáng)離子單體丙烯酰氧乙基三甲基

3、氯化銨(DAC)的與N,N，-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)的交聯(lián)聚合(CP)，制備了粒徑為200~300 mm的新型凝膠微球CPDAC，考察了反相懸浮體系中主要條件對(duì)凝膠微球成球性能及粒徑的影響，并對(duì)凝膠微球進(jìn)行了表征，研究了CPDAC對(duì)4種陰離子物質(zhì)的吸附特性。結(jié)果表明，制備CPDAC需嚴(yán)格控制成球條件。分散相水相需采用滴加方式，適宜的分散劑為Span-60，隨其用量增加微球粒徑變??；油水相體積比小于2:1不能成球，隨體積比增大，微球粒

4、徑減??；攪拌速率小于250 r/min不能成球，微球粒徑隨攪拌速率加快而變小。CPDAC憑借強(qiáng)離子交換作用及靜電相互作用對(duì)SCN-，NO3-，HPO42-及SO42-四種陰離子物質(zhì)都有很強(qiáng)的吸附作用，吸附容量分別為167，172，127.2和144 mg/g，吸附容量隨溫度升高而降低。該部分的研究結(jié)果表明了采用采用懸浮聚合法制備陽(yáng)離子單體交聯(lián)聚合微球的可行性，為制備陰離子印跡微球奠定了理論基礎(chǔ)。
　　接著采用反相懸浮聚合法，連續(xù)相

5、仍為溶解有分散劑Span-60的環(huán)己烷，以溶有模板陰離子SCN-、陽(yáng)離子單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)及交聯(lián)劑 N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)的水溶液為分散相，構(gòu)成反相懸浮聚合體系，在水相液滴中使DAC與模板離子相結(jié)合且發(fā)生交聯(lián)聚合，從而制備了粒徑約為200μm的微米級(jí)硫氰酸根陰離子印跡微球(IIPMs)。以同為一價(jià)的陰離子NO3-和I-為對(duì)比離子，深入考察研究了該離子印跡微球的離子識(shí)別與結(jié)合特性。研究結(jié)果表明，憑借強(qiáng)靜電

6、相互作用，在水相液滴中，陽(yáng)離子單體DAC與模板陰離子SCN-緊密相結(jié)合，故在DAC與MBA交聯(lián)聚合的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了陰離子SCN-的印跡。洗脫模板離子后即獲得硫氰酸根陰離子印跡微球。采用紅外光譜（FTIR）及掃描掃描電子顯微鏡（SEM）表征了印跡微球的化學(xué)結(jié)構(gòu)和表面形貌及粒徑大小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該種陰離子印跡微球（指定為第一種陰離子印跡微球IIPMs（1））對(duì)模板陰離子SCN-具有很高的結(jié)合能力(結(jié)合容量為3.3mmol/g，192mg/g

7、)和特異的識(shí)別選擇性。該印跡微球可選擇性地識(shí)別與結(jié)合離子混合溶液中的SCN-離子，相對(duì)于NO3-和I-陰離子，IIPMs（1）對(duì)SCN-陰離子的選擇性系數(shù)分別為3.24和6.78。實(shí)驗(yàn)測(cè)得該印跡微球還具有優(yōu)良的重復(fù)使用性能。印跡微球材料使用達(dá)到第六次時(shí)，飽和吸附量還能達(dá)到首次使用時(shí)的飽和吸附量的94％。
　　最后，還是采用以上方法，以磷酸氫根離子為模板離子，制得了磷酸氫根離子印跡微球，洗脫模板離子即得所需磷酸氫根印跡微球。采用FT

8、IR及SEM等手段表征了該印跡微球的化學(xué)結(jié)構(gòu)和表面形貌及粒徑大小。以陰離子的MnO4-和為對(duì)比離子，考察研究了該離子印跡微球的離子識(shí)別與結(jié)合特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該種陰離子印跡微球（指定為第一種陰離子印跡微球IIPMs（2））對(duì)模板陰離子HPO42-具有很高的結(jié)合能力(結(jié)合容量為1.51mmol/g，145mg/g)和特異的識(shí)別選擇性。該印跡微球可選擇性地識(shí)別與結(jié)合離子混合溶液中HPO42-離子，相對(duì)于MnO4-和SO42-陰離子，IIP