多孔硅基功能聚合物的響應曲面優(yōu)化制備及其對金屬、蛋白質(zhì)吸附分離性能研究.pdf

1、多孔硅材料具有高孔隙度、大比表面積、易修飾性等特點，現(xiàn)已被廣泛應用于吸附分離領域。然而，僅依靠硅材料自身的性能遠遠不能滿足現(xiàn)實應用的要求：吸附容量低，對目標物選擇性吸附能力差。目前，基于多孔硅表面功能修飾以提高吸附分離性能已成為研究的熱點。
　　在材料制備與吸附過程中，材料性能及吸附性能同時受多種因素影響。響應曲面法(RSM)是數(shù)學與統(tǒng)計技術的結合，可以改進和優(yōu)化實驗過程。其省時省力，并可直觀呈現(xiàn)單因素及結合因素對實驗響應值的的影

2、響。
　　本課題以多孔硅材料為基質(zhì)材料，通過表面修飾技術方法制備了功能聚合物，對金屬和蛋白質(zhì)的吸附分離性能進行研究，并應用響應曲面法優(yōu)化多孔硅基功能聚合物的制備條件及其對目標物的吸附過程。具體研究結果如下：
　　(1)以SBA-15為基質(zhì)材料，表面印跡技術和可逆-加成斷裂鏈轉移(RAFT)聚合反應相結合制備了一種新型磁性介孔離子印跡聚合物(Sr(II)-IIP)。采用響應曲面法優(yōu)化Sr(II)-IIP對鍶離子的動態(tài)吸附過程，

3、結果表明，當pH6.08，初始Sr(II)離子濃度為70 mg/L，柱溫35 oC，吸附劑質(zhì)量50 mg時，可得到最大動態(tài)吸附容量22.12 mg/g。選擇性和解吸實驗結果表明Sr(II)-IIP對鍶離子具有良好的特異識別性能和重復利用性。
　　(2)以雙模板法合成了大孔-介孔硅(MMS)材料，它結合了介孔材料和大孔材料的優(yōu)點，擁有較大的比表面積，發(fā)達的多級孔隙結構，有利于傳質(zhì)吸附。然后以MMS為基質(zhì)材料，結合表面印跡技術與RAF

4、T聚合方法，采用響應曲面優(yōu)化鎳表面離子印跡聚合物(Ni(II)-IIP)的制備工藝，最佳合成條件為：S,S’-二(α,α’-甲基-α’’-乙酸)三硫代碳酸酯(BDAAT)質(zhì)量0.07 g，丙烯酰胺(AM)質(zhì)量0.029 g，反應時間(T)6.3 h，偶氮二異丁腈(AIBN)質(zhì)量4.54 mg，得到的最大Ni(II)離子動態(tài)吸附容量為12.96 mg/g。通過對比實驗證實以介孔-大孔硅材料為基質(zhì)的Ni(II)-IIP吸附量明顯優(yōu)于以傳統(tǒng)介

5、孔材料SBA-15為基質(zhì)的Ni(II)-IIP-S。
　　(3)以單寧酸為模板分子，利用“一鍋法”合成只在外表面氨基修飾的介孔硅納米粒子(MSN-N)。然后以MSN-N為載體材料，應用于固定化胰蛋白酶。胰蛋白酶無法固定化于材料外表面，只能固定化于介孔孔道內(nèi)，提高了胰蛋白酶的利用效率，穩(wěn)定性大大增強。選取固定化胰蛋白酶的介孔硅納米粒子(T-MSN-N-272)的質(zhì)量、pH及溫度為影響因素，采用響應曲面方法對固定化胰蛋白酶的活性進行了

6、優(yōu)化，最佳酶促反應條件為：T-MSN-N-272質(zhì)量153?g，pH值7.85，溫度40.39 oC，得到的最大酶活力值為12.28 U/mg。酶在固定化后，擁有更佳的熱穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性。
　　(4)以膠體晶體與P123作為雙模板劑，通過溶膠凝膠法合成階層有序大孔-介孔硅膠整體柱(HOM)。HOM具有規(guī)則的宏觀及微觀結構，通透性強、背壓低、傳質(zhì)動力學快。然后以HOM為基質(zhì)材料，利用表面印跡技術合成牛血清白蛋白分子印跡聚合物(BS