新型多孔β-环糊精聚合物的制备及其吸附分离有机污染物的研究

发布时间：2020-06-27 01:36

【摘要】：本论文通过交联聚合的方法,制备了两种多孔β-环糊精聚合物吸附剂。采用多种手段对所制备吸附剂的组成、形貌和结构进行了系统表征。选取三种双酚类环境雌激素为研究对象,考察了第一种吸附剂的固相萃取性能,并结合高效液相色谱法(HPLC),用于环境水样和饮料中三种物质的测定;以四种不同类型环境污染物为研究对象,考察了第二种吸附剂对四种污染物的快速吸附分离能力。主要内容如下:第一部分是以β-环糊精(β-CD)为单体,十氟联苯为交联剂,制备了一种新型的微孔β-环糊精聚合物(MP-CDP),用于同时固相萃取水样中的双酚A(BPA)、双酚F(BPF)和双酚AF(BP AF)。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、~(13)C固体核磁(~(13)C-NMR)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和N_2气吸-脱附分析等手段对MP-CDP进行了表征。结果表明,MP-CDP具有微米粒径、高合成产率、大比表面积、微孔结构等特点。吸附实验表明MP-CDP吸附双酚类雌激素吸附速度快、吸附能力强。此外,在固相萃取双酚类雌激素研究时,MP-CDP显示出萃取效果好、富集能力强、再生性能佳、制备重现性好等优点。同时,以MP-CDP为吸附剂,建立了一种SPE-HPLC-UV方法,成功用于同时测定水中和橙汁中双酚类雌激素,萃取率分别为BPF:95.7-106.3%(RSD=2.0-5.2%),BPA:92.9-107.0%(RSD=1.5-5.1%),BPAF:96.0-103.5%(RSD=1.7-5.0%)。检出限(S/N=3)和检出量(S/N=10)均为0.15 ng/mL和0.5 ng/mL。此种新型MP-CDP有望作为一种性能优良的固相萃取剂,用于同时检测水样和饮料中的痕量双酚类雌激素。第二部分是以柱[5]芳烃和β-环糊精为共同单体,四氟对苯二腈为交联剂,合成了一种新型多孔超分子共聚物(P-CD-P5A-P),用于吸附去除环境水样中四种不同类型污染物双酚A(BPA,环境雌性激素)、普萘洛尔(Propranolol,β-阻滞剂)、1-萘胺(1-NA,致癌物)、亚甲基蓝(MB,染料)。利用FT-IR、固体~(13)C-NMR、TGA、SEM、N_2吸-脱附分析等手段对P-CD-P5A-P进行了表征。结果表明,吸附剂的比表面积大(463 m~2/g),且呈介孔和微孔共存的多孔结构。吸附实验表明P-CD-P5A-P对四种污染物都具有良好的吸附能力,具有吸附容量大、吸附速度极快(30 s内即可达吸附平衡)、可重复使用性能好等优点;对环境浓度下四种物质的快速去除效果良好,去除率为75-95%;且吸附剂具有良好的制备重现性;新型P-CD-P5A-P吸附剂有效解决了β-CD聚合物的比表面积小、吸附容量小,以及柱[5]芳烃聚合物的疏水性太强而不便用于水环境中污染物吸附等缺点,可作为一种性能优异的吸附剂用于环境水样中广谱有机污染物的快速去除,为广谱型吸附剂的制备开拓新途径。
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O636.1;O647.3
【图文】：

SEM图,吸附剂,失重,β-环糊精聚合物

结果如图2.3c，从 SEM 表征图中观察到聚合物呈不规则状态，微米粒径，多孔结构。这种结构使得 MP-CDP 可作为良好的固相萃取吸附剂。图 2.3c MP-CDP 的 SEM 图（4）热重分析微孔 β-环糊精聚合物热重测试结果，如图 2.3d 所示，在温度低于 300℃内，MP-CDP 没有明显失重，300℃以内的失重主要是由于材料中所残留的溶剂和水受热挥发，可以判定制备的吸附剂稳定性较好。

比例,混合溶剂,单体,共聚物

3CHCl3OHOHCH25DMPillar[5]arene Pillar[5]arene图 3.1 P-CD-P5A-P 合成示意图3.2.3 多孔共聚物 P-CD-P5A-P 的表征方法利用表 3.1 中的各种仪器，对多孔柱[5]芳烃-β-环糊精共聚物及相关原料进行了一系列表征和测试，包括 β-环糊精(β-CD)、四氟对苯二腈(TFP)、柱[5]芳烃和P-CD-P5A-P 的 FT-IR 谱图，以及 P-CD-P5A-P 的 SEM 图、TGA 分析、固体13CNMR 谱、全孔比表面积及孔径分析，分析了共聚物的成分、结构和形貌。3.2.4 多孔共聚物 P-CD-P5A-P 的吸附实验(1) 静态吸附实验以 BPA 为研究对象，研究 P-CD-P5A-P 的静态吸附能力。分别称取 10 mg吸附剂置于玻璃小瓶中，选用 4 mL 不同浓度（10、20、40、100、200、300、400 μg/mL）的 BPA 溶液，室温下磁力搅拌 3 小时

【参考文献】