尿嘧啶印跡改性膜的識(shí)別及作用機(jī)理研究.pdf

1、分子印跡技術(shù)是一種能在高分子材料中儲(chǔ)存分子形狀和信息的有效方法，可改善人工合成膜的分離性能。然而，將分子印跡技術(shù)應(yīng)用于膜分離還是一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。 在大部分分子印跡研究中，基本上都是通過(guò)模板分子與膜材料間的氫鍵作用實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)闅滏I能提供精確的分子識(shí)別?？稍谒h(huán)境下，由于水的競(jìng)爭(zhēng)，在印跡聚合物中自然形成的用于分子識(shí)別的氫鍵結(jié)構(gòu)易于斷裂；而靜電相互作用在極性溶劑(如醇或水)中，作為印跡應(yīng)用卻不受影響并是適宜的。因此本研究利用高分子設(shè)計(jì)

2、方法，以尿嘧啶(URA)為模板分子，以聚丙烯腈和具有荷正電結(jié)構(gòu)的兩親性功能單體乙烯苯．氯化二甲基十八烷基胺(VSMA)與丙烯腈的共聚物為膜材料，利用相轉(zhuǎn)化分子印跡法制備了不同組成的兩親共混膜，探討了帶有荷正電結(jié)構(gòu)的兩親性共混(印跡)膜與模板分子間的作用機(jī)制和識(shí)別機(jī)理。 研究表明，兩親組分P(AN-co-VSMA)的含量顯著影響共混膜的斷面和表面結(jié)構(gòu)。在兩親組分含量不高的情況下，共混膜呈現(xiàn)出一種典型的不對(duì)稱大孔結(jié)構(gòu)，隨著兩親組分含

3、量的增加，分離膜的致密表層增厚，指狀孔結(jié)構(gòu)逐漸消失并最終呈現(xiàn)出均質(zhì)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，從SEM和AFM圖上還可觀察到隨著兩親組分含量的增加，膜表面也逐漸平整。當(dāng)兩親組分含量從10wt％增加到54wt％時(shí)，膜表面粗糙度由5.428nm降為1.784nm，說(shuō)明隨著兩親組分的增加，共混膜結(jié)構(gòu)和形態(tài)趨于平整和致密，這與水通量和截流率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是一致的。 通過(guò)振蕩吸收實(shí)驗(yàn)和基質(zhì)透過(guò)實(shí)驗(yàn)考察了所制備的印跡膜對(duì)模板分子URA吸收性能。發(fā)現(xiàn)在振蕩吸收

4、實(shí)驗(yàn)中，隨著兩親組分含量的增加，膜與URA之間的靜電作用加強(qiáng)，因而膜對(duì)URA的吸收也隨之增加。然而，非印跡膜的吸收量均高于印跡膜，這是由于在相轉(zhuǎn)化成膜過(guò)程中印跡膜的成膜速度要高于非印跡膜，從而使N<'+>基團(tuán)分布在印跡膜表面層的密度低于非印跡膜，不利于URA在印跡膜表面的負(fù)載。在基質(zhì)透過(guò)實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)印跡膜對(duì)URA的吸收量均高于非印跡膜。說(shuō)明靜電作用的分子印跡膜對(duì)模板分子的識(shí)別性能，不僅與膜的電荷分布和密度有關(guān)，更主要的取決于膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)

5、。對(duì)于兩親組分含量低(10wt％和19wt％)的共混膜，印跡膜的吸收量明顯高于非印跡膜；而對(duì)于兩親組分含量較高(28wt％和54wt％)的共混膜，印跡膜與非印跡膜的吸收量差距不明顯。此外，以往的研究還表明采用相轉(zhuǎn)化法制備的URA分子印跡P(AN-cO-MAA)膜具有較好的URA分子識(shí)別性能，為此，我們采用流變學(xué)方法研究了URA分子印跡P(AN-co-MAA)和PAN鑄膜液的流變行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在靜態(tài)流變實(shí)驗(yàn)中，鑄膜液的粘度均隨URA含量的