新型磁性分子印跡聚合物的制備及其對(duì)二苯并噻吩的吸附行為研究.pdf

1、運(yùn)輸燃料中的有機(jī)硫磺化合物燃燒后產(chǎn)生大量的硫氧化物(SOx)，會(huì)導(dǎo)致酸雨，設(shè)備腐蝕及發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣凈化系統(tǒng)催化劑中毒。各國(guó)都建立了越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境法規(guī)來(lái)控制運(yùn)輸燃料，尤其是汽油和柴油(占整個(gè)冶煉廠產(chǎn)品的75-80％)中的硫含量。因此，燃料油中硫磺類化合物的脫除已經(jīng)成為一個(gè)世界級(jí)的研究課題。
　　 二苯并噻吩和它的衍生物是主要的有機(jī)硫磺化合物，其中二苯并噻吩占70％。由于存在空間位阻，這些化合物很難通過(guò)傳統(tǒng)加氫脫硫的方法去除。此外，加

2、氫脫硫要求高溫(T＞623K)，高壓(3-10MPa)和大量氫氣的反應(yīng)條件，導(dǎo)致較高的成本和操作費(fèi)用。
　　 吸附脫硫技術(shù)具有操作成本低，能源消耗小，反應(yīng)條件溫和及重復(fù)再生使用效果好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最具發(fā)展空間的油品深度脫硫方法之一。近幾年，分子印跡聚合物由于其選擇性高、化學(xué)穩(wěn)定性好、制備過(guò)程簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，被用作吸附劑在分離和富集復(fù)雜混合物系統(tǒng)中痕量目標(biāo)分子及其結(jié)構(gòu)類似物上顯示出來(lái)巨大的應(yīng)用潛力。分子印跡技術(shù)是一項(xiàng)極具吸引力的技術(shù)

3、，是指在負(fù)載基質(zhì)上形成一個(gè)3D交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，然后對(duì)目標(biāo)分子產(chǎn)生優(yōu)先吸附的能力。但是在聚合物制備和吸附分離過(guò)程中，冗長(zhǎng)的離心分離步驟是不可避免的，而且在這個(gè)過(guò)程中很容易造成分子印跡聚合物的大量損失。磁性分子印跡聚合物是指在無(wú)機(jī)磁性顆粒上包裹一層有機(jī)的分子印跡聚合物，因此，它既具有分子印跡聚合物的高識(shí)別性又具有磁性分離方便快捷的特性，而且磁性分離過(guò)程可直接作用于原材料上，特別適合應(yīng)用于原料的大規(guī)模分離操作。因此，磁性分子印跡聚合物的制備

4、將是一項(xiàng)很有應(yīng)用前景的吸附分離技術(shù)。
　　 本論文主要是研究制備一種可對(duì)二苯并噻吩產(chǎn)生特異選擇性吸附的有效吸附劑，主要包括以下三個(gè)方面的內(nèi)容:
　　 (1)以DBT作為模板分子，采用Fe3O4磁納米粒子為載體，四乙烯基吡啶(4-VP)為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑，采用表面分子印跡技術(shù)制備出了磁性分子印跡聚合物(MMIPs)。通過(guò)紅外光譜(FT-IR)，掃描電鏡(SEM)和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)MMIPs進(jìn)

5、行了表征。通過(guò)一系列吸附試驗(yàn)包括吸附動(dòng)力學(xué)，吸附等溫線和選擇性吸附，調(diào)查研究了MMIPs的吸附性能。結(jié)果表明，MMIPs對(duì)DBT有很好的選擇性，大約5h可達(dá)到吸附平衡，在45℃時(shí)，平衡吸附量是22.23mg/g。
　　 (2)在Fe3O4磁納米粒子表面包裹二氧化硅后，用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPS)對(duì)包覆材料進(jìn)行表面功能化修飾來(lái)引進(jìn)雙鍵(Fe3O4@SiO2-MPS)。然后在Fe3O4@SiO2-MPS表面印跡DB

6、T分子，合成了磁性分子印跡聚合物(MIP/Fe3O4@SiO2-MPS)。通過(guò)紅外光譜(FT-IR)，掃描電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)，熱重分析(TGA)和振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)MIP/Fe3O4@SiO2-MPS進(jìn)行了表征。通過(guò)一系列吸附試驗(yàn)包括吸附動(dòng)力學(xué)，吸附等溫線和選擇性吸附，調(diào)查研究了MIP/Fe3O4@SiO2-MPS的吸附性能。結(jié)果表明，MIP/Fe3O4@SiO2-MPS對(duì)DBT展現(xiàn)了良好的吸附能力和識(shí)別選擇性。

7、
　　 (3)以DBT為模板采用懸浮聚合法制備了一種新型的磁性分子印跡聚合物Fe3O4-SMIPs。通過(guò)紅外光譜，掃描電鏡，振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)，熱重分析以及氮?dú)馕綄?duì)聚合物Fe3O4-SMIPs的形貌、表面結(jié)構(gòu)以及磁性能進(jìn)行了分析。吸附動(dòng)力學(xué)采用pseudo-first-order動(dòng)力學(xué)模型，pseudo-second-order動(dòng)力學(xué)模型以及Elovich動(dòng)力學(xué)模型來(lái)對(duì)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析測(cè)試。吸附等溫線數(shù)據(jù)通過(guò)Langmuir和F