瓜環(huán)基聚合物的合成及在水處理中的應(yīng)用.pdf

1、瓜環(huán)（Cucurbiturils）是超分子化學(xué)中繼環(huán)糊精、冠醚及杯芳烴之后發(fā)展起來(lái)的更易合成的有應(yīng)用前景的化合物，是一類(lèi)高度對(duì)稱(chēng)的桶狀大環(huán)有機(jī)分子，因其外形酷似葫蘆，故又名葫蘆脲。瓜環(huán)與環(huán)糊精、冠醚和杯芳烴等相比，瓜環(huán)的結(jié)構(gòu)具有剛性，因此能夠容納各種金屬離子，而且還是良好的供電子基。由于瓜環(huán)在分子識(shí)別、分子組裝、催化、生物化學(xué)和藥物化學(xué)和環(huán)境污染治理等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，所以越來(lái)越受世界各國(guó)研究人員的關(guān)注。
　　瓜環(huán)的特殊結(jié)構(gòu)

2、使其具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，很難改性;同時(shí)其溶解性也很差，不溶于弱酸性、中性或堿性水溶液，在一般的有機(jī)溶劑中也不溶，從而導(dǎo)致了瓜環(huán)的研究與應(yīng)用大大的受到限制。因此如何有效的對(duì)瓜環(huán)改性，制備出瓜環(huán)衍生物，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域已成為各國(guó)研究人員的研究熱點(diǎn)。
　　瓜環(huán)系列化合物具有疏水性的內(nèi)腔和親水性的外腔，可容納有機(jī)和無(wú)機(jī)物;瓜環(huán)結(jié)構(gòu)具有剛性，對(duì)污染物具有選擇性、專(zhuān)一性;瓜環(huán)空腔的端口處，具有多個(gè)可形成陽(yáng)離子鍵合位點(diǎn)的羰基，通過(guò)離子-偶極間作

3、用力和脲羰基的氫鍵作用來(lái)鍵合其他分子或離子等質(zhì)點(diǎn)，可吸附各種離子化合物和高極性化合物，使瓜環(huán)在環(huán)境污染控制等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。但是在處理廢水時(shí)，由于水中的酸和陽(yáng)離子增大了瓜環(huán)的溶解度，使其作為吸附劑處理廢水的效率并不高。
　　本實(shí)驗(yàn)采用室溫下自然反應(yīng)法合成六元瓜環(huán)，再進(jìn)行羥基化和烯氧基化，得到烯氧基瓜環(huán)。之后將烯氧基瓜環(huán)和1，2-乙二硫醇在微波無(wú)極燈條件下發(fā)生光聚合，最終生成納米級(jí)囊泡狀的瓜環(huán)基聚合物。同時(shí)考察了聚合反應(yīng)的宏

4、觀動(dòng)力學(xué)和光敏劑對(duì)聚合反應(yīng)的影響。結(jié)果表明此聚合反應(yīng)過(guò)程符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，當(dāng)烯氧基瓜環(huán)和乙二硫醇的投料比小于等于0.211時(shí)，此聚合反應(yīng)可不用添加光敏劑。
　　本實(shí)驗(yàn)還考察了瓜環(huán)基聚合物對(duì)亞甲基藍(lán)和磺胺間甲氧嘧啶的吸附性能。結(jié)果表明瓜環(huán)基聚合物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附過(guò)程符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，顆粒內(nèi)擴(kuò)散不是吸附的控制步驟;當(dāng)亞甲基藍(lán)溶液的pH升高時(shí)，瓜環(huán)基聚合物的平衡吸附量隨之增大;陰離子和陽(yáng)離子會(huì)的降低聚合物對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量，影響

5、程度最大陰離子和陽(yáng)離子分別為SO42-和K+;吸附平衡等溫模型更符合Langmuir吸附等溫模型。聚合物對(duì)磺胺間甲氧嘧啶(SMM)的吸附過(guò)程符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，不能用顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程描述;聚合物在酸性條件下對(duì)SMM的吸附量要大于堿性條件;不同溫度的吸附平衡實(shí)驗(yàn)表明吸附平衡等溫線(xiàn)可被Freundlich吸附等溫方程式和Henry方程式較好的擬合，而且吸附量隨著溫度的升高而減少，說(shuō)明該吸附過(guò)程是一個(gè)放熱過(guò)程。最佳吸附條件是:SMM溶液的pH在