响应性印迹材料的Pickering乳液法制备及其选择性吸附分离菊酯类污染物的研究

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拟除虫菊酯(Ps)是模拟天然除虫菊素化学合成的一类化合物,广泛用于农业及卫生除虫。Ps类杀虫剂的大量广泛使用破坏了生态环境,危及人类健康。已有报道在自然环境中发现残留的拟除虫菊酯类化合物。因此如何快速去除生产废水、农业废水及环境中残留的拟除虫菊酯成为了一个亟待解决的问题。  分子印迹聚合物具有特异性识别和选择性吸附作用,在固相萃取、色谱分离、传感器等领域得到了广泛的应用。Pickering乳液聚合是一种环境友好的聚合方法,用固体粒子取代有毒的表面活性剂作为乳液的稳定剂,常被用来制备复杂结构的复合微球,在分子印迹聚合物的制备上具有良好的应用前景。  本论文选取三氟氯氰菊酯和联苯菊酯为研究对象,采用Pickering乳液聚合制备响应性分子印迹聚合物,研究其对目标污染物的吸附以及在特定环境条件的响应行为。详细研究内容如下:  1.多孔磁性印迹聚合物的Pickering乳液聚合制备及其选择性吸附性能研究  以三氟氯氰菊酯为模板,采用Pickering乳液聚合的方法制备多孔磁性印迹聚合物。通过一系列表征手段,分析了材料的官能团、磁性、形貌和元素构成等。将制备的多孔磁性印迹聚合物作为吸附剂吸附分离三氟氯氰菊酯,利用其磁敏特性,在吸附分离的过程中通过外加磁场分离吸附剂,使得分离步骤更简便、省时。研究结果显示多孔磁性印迹聚合物对三氟氯氰菊酯的吸附行为与Freundlich多分子层吸附拟合,吸附动力学与准二级动力学方程的描述相符,印迹聚合物对三氟氯氰菊酯具有良好的选择识别性。经多次吸附-解吸附循环,印迹聚合物的吸附能力没有明显下降,可重复利用。  2.温敏磁性印迹聚合物的Pickering乳液聚合制备及其选择性吸附性能研究  采用Pickering乳液聚合法制备目标物为联苯菊酯的温敏磁性印迹聚合物。所用的温敏单体为N-异丙基丙烯酰胺,磁性载体为油酸改性的Fe3O4,乳液稳定剂为纳米级SiO2粒子,采用热引发聚合。对制备的材料进行一系列表征。研究结果表明温敏磁性印迹聚合物对联苯菊酯具有特异识别作用,在水中吸附联苯菊酯过程中对温度变化具有响应性,可用于水环境中吸附分离联苯菊酯。  3.pH敏磁性印迹聚合物的Pickering乳液聚合制备及其选择性吸附/释放性能研究  采用Picketing乳液聚合法制备目标物为联苯菊酯的pH敏磁性印迹聚合物。其中,甲基丙烯酸作为功能单体和pH敏单体。研究结果显示制备的印迹聚合物对联苯菊酯表现出良好的吸附性能和选择性,对环境的pH敏感。在水环境中,可以通过控制pH值实现对目标物联苯菊酯的吸附和释放,具有较好的应用前景。
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