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两种双酚A分子印迹物的制备及其性能比较

苏博  
【摘要】:双酚A(BPA)是一种熟知的的具有内分泌干扰作用的类雌性激素,由于其在现代工业中的广泛应用,可以经由各种途径污染地表水体和地下水体。而地表水又是目前饮用水的重要水源之一,因而可能通过饮用水途径使人类遭受直接或潜在的暴露风险。由于其在环境中分布广泛,浓度较低,一般采用较昂贵的仪器如高效液相色谱仪、气质联用等方法测定。而以上方法采用的固相萃取柱在萃取复杂样品时往往没有选择性,所以寻找一种快速、灵敏、选择性好的特定吸附剂来分离检测复杂样品中的双酚A是环境领域的研究热点之一 分子印迹物以其机械和化学稳定性好、选择性强而可以直接作为目标分子的特定吸附剂来填充装柱与高效液相色谱仪联用,用于分离和检测样品中较低浓度的目标分子。但是常用方法制备的分子印迹物通常存在粒径过小不易回收反复利用的缺点,如何克服这一劣势发挥其优势成为亟待解决的问题。静电纺丝技术可以产生均匀较细的纳米纤维膜,如果可以利用静电纺丝方法直接制备分子印迹聚合物就可以克服以上劣势,国外有学者将静电纺丝技术制备分子印迹纤维膜用于药物的分离检测。而对于环境类雌激素BPA这类的小分子物质的分子印迹静电纺丝纤维的研究还几乎没有报道。 本文以环境激素类物质——双酚A为代表,利用沉淀聚合法和静电纺丝技术分别制备了双酚A的分子印迹聚合物和分子印迹纤维膜。在水相体系中比较了其印迹效果和识别性能,并分别以这两种印迹物离线处理模拟混合废水,利用HPLC分析其在混合溶液中的印迹效果和选择识别特性。主要研究结果如下: 用沉淀聚合法制备了双酚A的颗粒状分子印迹聚合物,从以甲基丙烯酸(MAA)或4-乙烯吡啶(4-Vpy)为功能单体,二乙烯苯(DVB)或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂制备的几种产物中,通过静态吸附动力学实验最终确定以MAA为功能单体、DVB为交联剂的制备的聚合物具有最佳的结合能力和识别性。此最佳MIPs存在两种识别位点,处理低浓度BPA溶液的最大吸附量为221μmol/g,处理高浓度BPA溶液的最大吸附量为606.9μmol/g,MIPs的印迹因子为4.03。 论文采用静电纺丝技术制备非共价分子印迹纤维膜,并优化了制备条件,为了使分子印迹纤维保持一定的刚性,故选择具有苯环结构的聚砜作为电纺基材。探讨了不同模板分子用量对分子印迹纤维吸附性能的影响,研究其对BPA的吸附动力学。最终选出的最佳的纤维膜对低浓度BPA溶液的最大吸附量为65.6μmol/g,对高浓度BPA溶液的最大吸附量为462μmol/g,印迹因子为2.26。 此外,论文分别利用MIP聚合物和MIP纤维膜直接处理含有BPA及其结构类似物的模拟混合废水,利用HPLC测定产品在混合溶液中的印迹效果和选择特异性。结果发现沉淀聚合法制备的MIP聚合物在吸附量上要优于静电纺丝制备的MIP纤维膜,但选择性稍差。 最后,论文还从原料成本和合成过程成本两个方面对静电纺丝方法和沉淀聚合法进行了成本分析。评价结果显示,无论从原料成本还是制备成本上,静电纺丝方法都要低于沉淀聚合法。 论文研究结果表明,吸附处理低浓度BPA溶液时可以选用静电纺丝制备的MIP纤维膜,而沉淀聚合法制备的MIP聚合物更适合于高浓度BPA废水的处理。


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