磁性分子印迹聚合物选择性吸附水相中磺胺二甲嘧啶的研究

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磺胺类抗生素被广泛应用于兽医临床和畜牧养殖业中,是畜牧业中应用最多的一类抗生素。近年来,由于磺胺类抗生素的滥用现象严重,已经造成了环境中磺胺类抗生素的残留,对环境安全、人类健康造成威胁。吸附是去除环境中残留磺胺类抗生素的主要途径,而性能优良、可循环使用、价格低廉的吸附剂越来越成为必要。分子印迹聚合物是一种具有捕获目标分子的特殊性能的聚合物,因此利用分子印迹聚合物吸附去除环境中磺胺类抗生素残留具有选择性好、吸附效率高、吸附剂循环利用率高等优点。  以磺胺二甲嘧啶(SMZ)为研究对象,先通过原子转移自由基沉淀聚合法(ATRPP)合成了磁性亲水性分子印迹聚合物,然后对磁性凹凸棒土进行改性并以其为支架材料,通过沉淀聚合法制备了表面分子印迹聚合物,最后通过反相原子转移自由基沉淀聚合法(RATRPP)制备了聚合物层可控的表面分子印迹聚合物,并在其表面接枝了亲水性的印迹聚合物刷,提高了材料的亲水性;通过一系列表征手段对其形貌、结构进行了分析;通过吸附动力学、吸附等温线及竞争吸附对其对模板分子的吸附行为进行了研究。具体工作如下:  (1)常温下,在甲醇/水的混合体系中,4-乙烯基吡啶(4-VP)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为功能单体,N,N,N,N,N-五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)和溴化亚铜(CuBr)为催化体系、在2-溴异丁酸乙酯(EBiB)的引发下,通过原子转ATRPP制备了磺胺二甲嘧啶的亲水性磁性分子印迹聚合物(HMMIPs);用浸渍热解法制备磁性凹凸棒土(MATP),并通过硅烷化反应对其进行表面改性,然后通过沉淀聚合法在其表面包覆分子印迹纳米聚合层,得到磁性凹凸棒土表面印迹聚合物(MATP/MIPs);在上述制备的MATP基础上,以CuBr2为催化剂、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过RATRPP,在磁性凹凸棒土表面包覆印迹聚合物薄层,形成带有活性基团的核壳式表面印迹聚合物(SMINs),随后通过正向表面引发自由基聚合在其表面接枝亲水性PHEMA刷,得到亲水性磁性凹凸棒土表面印迹聚合物(HSMINs)。  (2)对制备的HMMIPs、MATP/MIPs和HSMINs进行表征。其都具有良好的磁性、分散性和热稳定性;HMMIPs和HSMINs还表现出良好的亲水性。  (3)通过静态吸附实验、吸附选择性和再生性实验,研究HMMIPs、MATP/MIPs和HSMINs对模板分子的吸附性能。三种分子印迹吸附材料都能选择性吸附水相中的SMZ,其吸附动力学过程都符合准二级动力学方程;三种分子印迹吸附材料都具有良好的稳定性,可再生利用。  通过三种不同聚合方法制备的印迹聚合物吸附材料在微观形貌、分散性能、亲水性以及对水相中磺胺二甲嘧啶的吸附性能方面都有明显提高,能作为良好的吸附剂。
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