用于鈾酰離子富集的功能高分子微球及溫敏聚合物研究.pdf

1、功能高分子微球是一種新型功能材料,在重金屬離子的吸附,生物分離,藥物載體等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。可以通過表面接枝及改性使微球具有功能性,但步驟通常比較繁雜。近年來使用兩親性嵌段聚合物一步法制備功能化高分子微球引起了大家的關(guān)注。同時(shí),新型磁性高分子微球是近年來研究的熱點(diǎn),通過一定方法將無機(jī)磁性粒子與有機(jī)高分子結(jié)合可以制備具有磁性及多重功能的復(fù)合材料。另一方面,鈾是核廢料中最主要的放射性元素,對人類的健康及環(huán)境存在很大的威脅。因此設(shè)計(jì)合成新型

2、材料用于鈾元素的分離富集就變?yōu)橛葹橹匾?。鈾元素是自然界中存在的最重的金?具有多個(gè)配位位點(diǎn),可以與帶有配位基團(tuán)的聚合物進(jìn)行組裝形成螯合聚合物,達(dá)到從水溶液中移除鈾酰離子的目的。本論文基于這兩個(gè)方面,研究了功能化高分子微球和智能聚合物用于鈾酰離子分離富集的研究。
　　本論文的具體研究如下:
　　(1)聚丙烯酸功能化聚合物微球用于水溶液中鈾酰離子的高效去除。
　　鈾(VI)具有高毒性及放射性,對人類的健康及環(huán)境有著巨大的威

3、脅。本研究制備了新型的吸附劑用于水中鈾酰離子的高效去除。首先,通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合合成聚丙烯酸叔丁酯-b-聚苯乙烯的嵌段共聚物,通過水解得到聚丙烯酸-b-聚苯乙烯的嵌段共聚物,并使用這種嵌段共聚物作為乳化劑進(jìn)行苯乙烯/二乙烯基苯的乳液聚合物。可以對聚合物微球表面聚丙烯酸鏈段的長度和密度進(jìn)行調(diào)節(jié),因此可以控制對于鈾酰離子的吸附容量。研究了pH,吸附劑用量,共存離子,溫度,吸附時(shí)間,鈾酰離子初始濃度對其吸附性能的影響。吸

4、附在4h時(shí)會(huì)達(dá)到平衡,可以通過二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型來描述吸附過程,在298.15K、 pH4.5的條件下,通過朗格繆爾方程中計(jì)算得到聚合物微球的最大吸附量為990 mg/g。研究表面,這種聚丙烯酸鏈段功能化的聚合物微球可以作為新型吸附材料,用于水中鈾酰離子的高效去除。
　　(2)新型印跡磁性復(fù)合微球用于水中鈾酰離子的快速去除。
　　用N-羥乙基丙烯酰胺、1-乙烯基咪唑作為共聚單體,鈾酰離子溶液為溶劑,在四氧化三鐵表面進(jìn)行了聚合,制

5、備了新型印跡的磁性高分子微球,用于水溶液中鈾酰離子的高效、快速的移除。研究了pH、吸附劑用量、溫度、共存離子、競爭離子及鈾酰離子初始濃度對于材料吸附性能的影響。同時(shí)進(jìn)行了吸附動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)的研究。吸附在1分鐘時(shí)可以達(dá)到平衡,可以使用動(dòng)力學(xué)二級(jí)方程來描述吸附過程。在298.15K、 pH5的條件下,通過朗格繆爾方程中計(jì)算得到磁性高分子微球的最大吸附量為146.41 mg/g。與未印跡的磁性高分子微球相比,印跡的磁性高分子微球具有更大的吸附

6、容量,更快的吸附速率,更好的選擇性。研究表面,這種新型磁性高分子微球可以用來快速、有效地去除鈾酰離子。
　　(3)生物相容性溫敏聚合物用于水中鈾酰離子的去除研究。
　　合成了一種生物相容性腺嘌呤功能化的溫敏性聚合物,即2-(腺嘌呤-9)乙基甲基丙烯酸酯(EAM)與甲基丙烯酰乙基磺基甜菜堿(DMAB)的無規(guī)共聚物。由于DMAB具有高臨界轉(zhuǎn)變溫度(UCST),研究了聚合物中兩種單體的比例對相轉(zhuǎn)變溫度和自組裝形態(tài)的影響。隨著聚合物