基于环糊精的新型吸附材料的构建及其性能研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bazzi89
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
淡水资源短缺是人类社会在21世纪所面临的最亟需解决的重大挑战之一。把海水转化成淡水是一种解决水资源匮乏现状的有效途径,但是在工业化海水淡化过程中,在海水中以中性状态存在的硼难以被除去。硼过量会使生物体产生毒理反应,造成农作物减产等后果,严重影响工农业生产和日常生活。无论是饮用水净化还是含硼废水的处理,除硼都是一个亟待解决的问题。随着工业化的发展,越来越多的微量有机污染物进入自然水体中,并进一步在生物圈内富集,极大地影响人类健康和生态系统,针对水中微量有机污染物的快速吸附和再生技术是近年来备受关注的研究领域。硼酸可以和顺式二羟基发生高亲和力的可逆螯合,而环糊精聚合物是一种优异的吸附材料。本论文基于硼酸和糖类的螯合作用,综合环糊精对水中有机污染物超强的包络吸附能力,设计并制备出一种既能吸附水中微有机污染物又具有硼酸螯合能力的多功能吸附材料,并探究了材料的结构组成与吸附性能之间的构效关系。首先,通过对β-环糊精(β-Cyclodextrin,β-CD)进行改性,得到叠氮的环糊精,再以对苯二甲酰氯为交联剂,制备表面含叠氮官能团的交联环糊精聚合物。利用“点击化学”(click chemistry)将炔键化的糖单体固载到环糊精聚合物上,得到以交联环糊精聚合物为骨架的含糖聚合物纳米海绵。通过控制环糊精聚合物中叠氮环糊精的含量来控制固载单糖的量,利用傅里叶红外变换(FTIR)、热失重分析(TGA)、元素分析(EA)、孔结构分析(N2 adsorption/desorption)、扫描电镜(SEM)等表征手段对固载单糖前后聚合物的化学组成和表面形态进行表征,证明了单糖的成功固载。在吸附实验中,系统地测试了固载不同单糖的纳米海绵材料对硼酸和有机染料(亚甲基蓝)的吸附容量、速率,研究发现单糖的存在能够赋予聚合物有效吸附硼酸的能力,糖基与亚甲基蓝分子之间的次级键作用能够显著地增大对亚甲基蓝的吸附容量,加快其吸附速率。染料的脱附实验表明含糖聚合物纳米海绵材料具有优异的可重复利用性。其次,在上述工作的基础上,我们进一步优化了合成路线,发展了不利用金属催化剂的合成路径,制备出具有多孔结构和硼螯合能力的以环糊精为骨架的含糖聚合物。以四氟对苯二腈和对苯二甲酰氯这两种不同的交联剂分别制备交联环糊精聚合物,然后将叠氮官能团还原为氨基,利用其与葡萄萄酸内脂开环反应,最终得到了具有不同表面性质和结构的两类含糖聚合物纳米海绵。通过比较两个系列的糖聚物对硼酸和双酚A(BPA)的吸附情况,发现以四氟对苯二腈为交联剂的糖聚物的吸附速率和吸附容量都优于对苯二甲酰氯交联的糖聚物。两类的糖聚物对BPA都有着超快的吸附速率,在30s内就能达到平衡吸附量,对硼酸的吸附速度明显加快,仅需要市场商业树脂Amberlite IRA743平衡吸附时间的十二分之一。
其他文献
城市干线交通流协调控制是改善干线交通运行问题的一项有效解决方法。近年来,随着机动车持有量日益增加,交通流运行风险问题也越来越严重,这引起了很多学者的重视。然而,把传
低价格竞争作为企业的主要竞争战略之一,使得产品成本的控制成为企业管理的一个焦点。在生产制造型行业,前人做了大量的研究发现,产品80%的成本在产品设计阶段已经确定,在后
[目的]采用高通量RNA测序(RNA-seq)技术,检测成人退变性脊柱侧凸(ADS)、腰椎间盘突出症(LDH)和健康成人(Normal)的长链非编码RNA(lncRNA)基因表达谱,对照分析成人退变性脊柱侧凸的lncRN
本文主要研究了钴合金(Co-28Cr-6Mo)常压热处理、高压热处理和热压缩变形后的组织与性能。采用金相显微镜,X射线衍射仪,电子背散射衍射分析仪等表征Co-28Cr-6Mo合金的组织,显微
末采期由于动压剧烈,围岩变形破坏严重,需要留设较大的停采煤柱来保证工作面回撤支架的顺利进行,通过末采期回收停采煤柱并进行空间构建,不仅能够改善末采期工作面回撤支架应
新型的电化学储能设备—超级电容器,以循环周期长、快速充放电效率等特点受到研究者的关注,电极是超级电容器的重要构成元件,而性能优异的电极材料对超级电容器的储能起到显
在2004年,一种独特的物质——石墨烯,被英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫发现。石墨烯是一种具有较为良好的电子特性的单原子层状二维材料,
随着我国社会经济的发展、人们的幸福指数和生活质量不断提高,人们对自己所生活的环境空间提出了更高的要求,机动车保有量的增长,助推了道路环境污染。为了能够有效控制道路
海上溢油事故的频繁发生,给海洋生态环境带来了极大的危害,而溢油与水中悬浮颗粒物在湍流条件下碰撞聚合形成油-颗粒物聚合体(以下简称OPA)产生沉降是沉底油的重要来源,但目
目前传统油液式减摆器是现役飞机中用于抑制前轮摆振使用最多、最有效的方法之一。通常条件下可以有效地抑制摆振的发生。但受飞机使用过程中飞机载荷、机场跑道的侧风、跑道