基于吡啶基团功能化的铅印迹介孔硅材料的制备及其吸附性能的研究
发布时间：2021-08-20 10:06
重金属铅离子毒性高,在环境中持续时间长并且具有生物累积性,严重损害人体健康。因此,从废水中有效的去除铅离子就变得至关重要。目前,已用于实际去除铅离子的方法有沉淀法、离子交换法、膜过滤法等。但这些方法往往具有前处理复杂、选择性差等问题。因此,建立可靠的高效、高选择性的分离去除铅离子的方法具有非常重要的意义。离子印迹技术是一种对特定目标离子具有选择性识别的实验技术。本论文制备了三种类型的材料:含氮三齿类和含硫多齿类功能单体功能化的铅离子印迹介孔硅材料。将功能化的介孔硅材料用作固相吸附剂来选择性分离铅离子,并与电感耦合等离子体原子发射光谱（inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer,ICP-AES）联用,实现了对河水以及工业废水中铅离子的去除和检测。详细工作包括以下三个方面的内容:1.设计并合成了两种含氮三齿类配体修饰的铅离子印迹介孔硅材料印迹材料分别以三齿的二甲基吡啶胺（BPMA）和双吡啶-2-亚甲基胺（DIPA）作为功能单体,铅离子为模板,3-氯丙基三乙氧基硅烷为交联剂,介孔硅材料MCM-41做为固相载体,采用表面印迹技...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)Pb-BPMA和(b)Pb-DIPA的核磁H谱
2.3.1 配合物的晶型结构分析图 2-1 (a) Pb-BPMA 和 (b) Pb-DIPA 的核磁 H 谱Pb-BPMA 和 Pb-DIPA 配合物由 Pb(NO3)2与三齿功能单体按 1:2 的比例反制备。从核磁 H 谱(图 2-1(a), (b))上可以看出，左右两边所分配的吡啶基质子号在配位后呈现出明显的化学位移变化。同时，对称的两个吡啶基质子仍然发了当量的化学位移，这意味着配合物具有分子内对称性。
水溶液得到 Pb-BPMA 和 Pb-DIPA 的单晶。结构如图 2-2 所示。在 Pb-BPMA 配合物的晶型结构中，铅离子与一个二甲基吡啶胺配体和两个硝酸根阴离子螯合(图 2-2(a))。对于 Pb-DIPA 配合物，铅离子与一个双吡啶-2-亚甲基胺配体和三个硝酸根阴离子配位，其中一个硝酸根阴离子起螯合作用而另两个硝酸根阴离子与铅离子形成桥联作用，从而形成一维聚合物(图 2-2(b))[69]。BPMA 和 DIPA 都是通过单体的三个 N 原子与铅配合形成了三齿的螯合配合物。这些与之前文章报道的配位模式不同。Pb-IIMS 的合成路线如图 2-3 所示。BPMA 是由 2-吡啶甲醛、2-氨甲基吡啶在乙醇溶液中充分反应后，经 NaBH4还原，酸碱调节溶液 pH 得到棕黄色油状物DIPA 是由吡啶酮在氨水溶液中 80℃回流，锌粉还原，强碱调节 pH 得到黄色油状物，将所得的 BPMA, DIPA 分别用作单体与铅离子配位形成配合物，通过交联剂 CPTES 上的氯端基团与功能单体上的氨基作用，另一端与介孔硅材料上的Si-OH 作用，将得到的铅离子配合物分别交联到介孔硅材料 MCM-41 上。经 HC溶液洗脱后得到 BPMA-Pb-IIMS，DIPA-Pb-IIMS 两种铅离子印迹介孔硅材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙烯基功能化磁性分子印迹聚合物的制备和识别性能研究[J]. 黄微薇,赵倩玉,杨鑫,姚磊,赵海田. 功能材料. 2019(01)
[2]芦苇基生物炭的制备与活化方式比较研究[J]. 李子音,赵传起,刘欢,张华,张帆,邵冰,杨悦锁. 沈阳大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]悬浮聚合法制备同型半胱氨酸分子印迹聚合物微球及其应用[J]. 信建豪,尚曙玉,王欢欢,刘颖颖,侯巧芝. 理化检验(化学分册). 2018(11)
[4]水稻秸秆生物炭对水中Pb2+的吸附性能和机理研究[J]. 彭莹,张晓文,张宇,郑超文,吴苏煌,向杨. 环保科技. 2017(06)
[5]A fluorescent porous silicon-based biosensor for small molecule detection[J]. 吕小毅,吕国栋,莫家庆,许亮,贾振红. Optoelectronics Letters. 2016(06)
[6]1株鞘细菌的分离筛选及对铅离子吸附条件的研究[J]. 郑虹,乐增焜,邓加聪. 微生物学杂志. 2014(06)
[7]硫化钠沉淀法处理含铅废水研究[J]. 李静文. 赤峰学院学报(自然科学版). 2013(04)
[8]双酚A分子印迹硅胶微球制备及固相萃取应用研究[J]. 史伟,付绍平,朱靖博. 化学研究与应用. 2012(08)
[9]氨基硅球表面印迹牛血清白蛋白分离条件的初步探讨[J]. 周雪,何锡文,陈朗星,李文友,张玉奎. 分析化学. 2009(02)
[10]重金属污染废水微生物处理机制及其研究进展[J]. 吕英俊,刘永军. 山西建筑. 2007(10)
硕士论文
[1]载铁有序介孔硅的合成及其在非均相芬顿催化中的应用[D]. 陈心仪.南京理工大学 2014
本文编号：3353302
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)Pb-BPMA和(b)Pb-DIPA的核磁H谱
2.3.1 配合物的晶型结构分析图 2-1 (a) Pb-BPMA 和 (b) Pb-DIPA 的核磁 H 谱Pb-BPMA 和 Pb-DIPA 配合物由 Pb(NO3)2与三齿功能单体按 1:2 的比例反制备。从核磁 H 谱(图 2-1(a), (b))上可以看出，左右两边所分配的吡啶基质子号在配位后呈现出明显的化学位移变化。同时，对称的两个吡啶基质子仍然发了当量的化学位移，这意味着配合物具有分子内对称性。
水溶液得到 Pb-BPMA 和 Pb-DIPA 的单晶。结构如图 2-2 所示。在 Pb-BPMA 配合物的晶型结构中，铅离子与一个二甲基吡啶胺配体和两个硝酸根阴离子螯合(图 2-2(a))。对于 Pb-DIPA 配合物，铅离子与一个双吡啶-2-亚甲基胺配体和三个硝酸根阴离子配位，其中一个硝酸根阴离子起螯合作用而另两个硝酸根阴离子与铅离子形成桥联作用，从而形成一维聚合物(图 2-2(b))[69]。BPMA 和 DIPA 都是通过单体的三个 N 原子与铅配合形成了三齿的螯合配合物。这些与之前文章报道的配位模式不同。Pb-IIMS 的合成路线如图 2-3 所示。BPMA 是由 2-吡啶甲醛、2-氨甲基吡啶在乙醇溶液中充分反应后，经 NaBH4还原，酸碱调节溶液 pH 得到棕黄色油状物DIPA 是由吡啶酮在氨水溶液中 80℃回流，锌粉还原，强碱调节 pH 得到黄色油状物，将所得的 BPMA, DIPA 分别用作单体与铅离子配位形成配合物，通过交联剂 CPTES 上的氯端基团与功能单体上的氨基作用，另一端与介孔硅材料上的Si-OH 作用，将得到的铅离子配合物分别交联到介孔硅材料 MCM-41 上。经 HC溶液洗脱后得到 BPMA-Pb-IIMS，DIPA-Pb-IIMS 两种铅离子印迹介孔硅材料。
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙烯基功能化磁性分子印迹聚合物的制备和识别性能研究[J]. 黄微薇,赵倩玉,杨鑫,姚磊,赵海田. 功能材料. 2019(01)
[2]芦苇基生物炭的制备与活化方式比较研究[J]. 李子音,赵传起,刘欢,张华,张帆,邵冰,杨悦锁. 沈阳大学学报(自然科学版). 2018(06)
[3]悬浮聚合法制备同型半胱氨酸分子印迹聚合物微球及其应用[J]. 信建豪,尚曙玉,王欢欢,刘颖颖,侯巧芝. 理化检验(化学分册). 2018(11)
[4]水稻秸秆生物炭对水中Pb2+的吸附性能和机理研究[J]. 彭莹,张晓文,张宇,郑超文,吴苏煌,向杨. 环保科技. 2017(06)
[5]A fluorescent porous silicon-based biosensor for small molecule detection[J]. 吕小毅,吕国栋,莫家庆,许亮,贾振红. Optoelectronics Letters. 2016(06)
[6]1株鞘细菌的分离筛选及对铅离子吸附条件的研究[J]. 郑虹,乐增焜,邓加聪. 微生物学杂志. 2014(06)
[7]硫化钠沉淀法处理含铅废水研究[J]. 李静文. 赤峰学院学报(自然科学版). 2013(04)
[8]双酚A分子印迹硅胶微球制备及固相萃取应用研究[J]. 史伟,付绍平,朱靖博. 化学研究与应用. 2012(08)
[9]氨基硅球表面印迹牛血清白蛋白分离条件的初步探讨[J]. 周雪,何锡文,陈朗星,李文友,张玉奎. 分析化学. 2009(02)
[10]重金属污染废水微生物处理机制及其研究进展[J]. 吕英俊,刘永军. 山西建筑. 2007(10)
硕士论文
[1]载铁有序介孔硅的合成及其在非均相芬顿催化中的应用[D]. 陈心仪.南京理工大学 2014
本文编号：3353302
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