反相懸浮聚合法制備微米級陰離子印跡微球及其對離子識別特性的研究.pdf

1、隨著我國經濟快速的發(fā)展，水污染問題已經成為制約我國經濟快速發(fā)展，影響人們生活的嚴重問題。不僅影響人們的身體健康，同時嚴重破壞自然環(huán)境，造成生態(tài)平衡失調?；ぉp紡織、冶金、農藥、電鍍、煉焦等工業(yè)領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造成嚴重的水體富營養(yǎng)化，引起藻類和浮游生物快速繁殖，水體溶氧量下降，水質惡化，造成水生需氧類生物的大量死亡，人類長期飲用也會帶來諸多不利影響。因此，迫切需要開發(fā)出新技術和新材

2、料，以去除水體中的各種污染物，保護水環(huán)境，維護人體健康，促進經濟的可持續(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）印跡技術應用于環(huán)境治理的新途徑，本文的研究結果在水環(huán)境的治理與保護方面具有明顯的科學意義與潛在的應用前景。
　　首先以環(huán)已烷為分散介質、Span-60為分散劑組成連續(xù)相，采用反相懸浮聚合法，通過陽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凝膠微球成球性能及粒徑的影響，并對凝膠微球進行了表征，研究了CPDAC對4種陰離子物質的吸附特性。結果表明，制備CPDAC需嚴格控制成球條件。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?。挥退囿w積比小于2:1不能成球，隨體積比增大，微球粒

4、徑減小；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憑借強離子交換作用及靜電相互作用對SCN-，NO3-，HPO42-及SO42-四種陰離子物質都有很強的吸附作用，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。該部分的研究結果表明了采用采用懸浮聚合法制備陽離子單體交聯(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。
　　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，構成反相懸浮聚合體系，在水相液滴中使DAC與模板離子相結合且發(fā)生交聯(lián)聚合，從而制備了粒徑約為200μm的微米級硫氰酸根陰離子印跡微球(IIPMs)。以同為一價的陰離子NO3-和I-為對比離子，深入考察研究了該離子印跡微球的離子識別與結合特性。研究結果表明，憑借強靜電

6、相互作用，在水相液滴中，陽離子單體DAC與模板陰離子SCN-緊密相結合，故在DAC與MBA交聯(lián)聚合的同時，實現(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結構和表面形貌及粒徑大小。實驗結果表明，該種陰離子印跡微球（指定為第一種陰離子印跡微球IIPMs（1））對模板陰離子SCN-具有很高的結合能力(結合容量為3.3mmol/g，192mg/g

7、)和特異的識別選擇性。該印跡微球可選擇性地識別與結合離子混合溶液中的SCN-離子，相對于NO3-和I-陰離子，IIPMs（1）對SCN-陰離子的選擇性系數分別為3.24和6.78。實驗測得該印跡微球還具有優(yōu)良的重復使用性能。印跡微球材料使用達到第六次時，飽和吸附量還能達到首次使用時的飽和吸附量的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結構和表面形貌及粒徑大小。以陰離子的MnO4-和為對比離子，考察研究了該離子印跡微球的離子識別與結合特性。實驗結果表明，該種陰離子印跡微球（指定為第一種陰離子印跡微球IIPMs（2））對模板陰離子HPO42-具有很高的結合能力(結合容量為1.51mmol/g，145mg/g)和特異的識別選擇性。該印跡微球可選擇性地識別與結合離子混合溶液中HPO42-離子，相對于MnO4-和SO42-陰離子，IIP