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焦化废水成分复杂、浓度高、毒性大,给水生生态和人类健康造成长期的危害,在世界各国都造成严重的环境问题,迫切需要对其进行处理。苯酚和喹啉分子作为焦化废水中主要的有机污染物,含量高,占比大,毒性高,难降解,有致癌作用,如果处理不当会给环境和人类健康带来有害风险。同时,对两种化合物的回收再利用又具有很大的经济价值。针对焦化废水中上述两种有机污染物分子难以被针对性和选择性地脱除的问题,本文采用具有构效预定性、特异识别性和广泛适用性的表面分子印迹材料(MIP)加以解决。本文的研究内容和结果包括以下两个部分:
(1)亲水性多孔碳纳米球表面苯酚分子印迹聚合物的制备与吸附性能
以多孔碳纳米球(PCMSs)作为载体,以二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过功能单体和溶剂的种类优化,最终以丙烯酰胺(Am)为功能单体,丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为亲水功能单体,以氯仿为溶剂,制备了一种用于选择性地吸附焦化废水中苯酚的新型亲水性表面分子印迹材料(AMPS-Am/MIP)。对AMPS-Am/MIP的表面形貌、结构、热稳定性和亲水性能进行了考察,并详细研究了包括吸附动力学、吸附等温线、吸附选择性和吸附再生性在内的吸附性能。结果显示,制备的AMPS-Am/MIP在298K时对苯酚分子吸附180min达到平衡,此时对苯酚的吸附量为47.59mg g-1;相对于喹啉分子的选择因子可达1.67,在5次吸附?再生循环后吸附量仍保持在初次吸附值的80%以上,表明AMPS-Am/MIP具有良好的吸附性能。当pH值在8左右(接近焦化废水pH)时,吸附容量可维持在46.84mg g-1,表明其具有应用于焦化废水脱酚处理领域的潜力。
(2)多孔碳纳米球表面喹啉分子印迹聚合物的制备与吸附性能
以PCMSs作为载体,以EGDMA为交联剂,AIBN为引发剂,通过功能单体和溶剂的种类优化,最终以α-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,以氯仿为溶剂,制备了一种用于选择性吸附焦化废水中喹啉的表面分子印迹聚合物(MAA/MIP)。对MAA/MIP的表面形貌、结构和热稳定性进行了分析,同时对其吸附动力学、吸附等温线、吸附选择性和吸附再生性等吸附性能进行测试。结果表明MAA/MIP具有良好的吸附性能:MAA/MIP在298K,50mg L-1的喹啉水溶液中的吸附平衡时间为150min,对喹啉的平衡吸附量为86.65mg g-1;相对选择因子可达1.89,5次吸附?再生循环后仍保持在初次吸附容量的70%以上;当pH值在8左右时,吸附容量维持在87.52mg g-1,表明该MAA/MIP在焦化废水处理中吸附脱除喹啉分子的适用性和高效性。
(1)亲水性多孔碳纳米球表面苯酚分子印迹聚合物的制备与吸附性能
以多孔碳纳米球(PCMSs)作为载体,以二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过功能单体和溶剂的种类优化,最终以丙烯酰胺(Am)为功能单体,丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为亲水功能单体,以氯仿为溶剂,制备了一种用于选择性地吸附焦化废水中苯酚的新型亲水性表面分子印迹材料(AMPS-Am/MIP)。对AMPS-Am/MIP的表面形貌、结构、热稳定性和亲水性能进行了考察,并详细研究了包括吸附动力学、吸附等温线、吸附选择性和吸附再生性在内的吸附性能。结果显示,制备的AMPS-Am/MIP在298K时对苯酚分子吸附180min达到平衡,此时对苯酚的吸附量为47.59mg g-1;相对于喹啉分子的选择因子可达1.67,在5次吸附?再生循环后吸附量仍保持在初次吸附值的80%以上,表明AMPS-Am/MIP具有良好的吸附性能。当pH值在8左右(接近焦化废水pH)时,吸附容量可维持在46.84mg g-1,表明其具有应用于焦化废水脱酚处理领域的潜力。
(2)多孔碳纳米球表面喹啉分子印迹聚合物的制备与吸附性能
以PCMSs作为载体,以EGDMA为交联剂,AIBN为引发剂,通过功能单体和溶剂的种类优化,最终以α-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,以氯仿为溶剂,制备了一种用于选择性吸附焦化废水中喹啉的表面分子印迹聚合物(MAA/MIP)。对MAA/MIP的表面形貌、结构和热稳定性进行了分析,同时对其吸附动力学、吸附等温线、吸附选择性和吸附再生性等吸附性能进行测试。结果表明MAA/MIP具有良好的吸附性能:MAA/MIP在298K,50mg L-1的喹啉水溶液中的吸附平衡时间为150min,对喹啉的平衡吸附量为86.65mg g-1;相对选择因子可达1.89,5次吸附?再生循环后仍保持在初次吸附容量的70%以上;当pH值在8左右时,吸附容量维持在87.52mg g-1,表明该MAA/MIP在焦化废水处理中吸附脱除喹啉分子的适用性和高效性。