罗丹明B和罗丹明6G的印迹聚合物制备及性能

论文摘要

本文针对水环境中的大分子量有机物罗丹明B和罗丹明6G的污染,利用反相微乳液聚合法和沉淀聚合法分别制备罗丹明B和罗丹明6G的分子印迹聚合物,并进行吸附去除水中罗丹明B和罗丹明6G的实验。运用分子动力学计算软件,计算了自建功能单体数据库中的单体和模板分子在乙腈中的相互作用能,以选择功能单体。选择序列中具有代表性的5个功能单体与模板分子配制乙腈溶液,测定溶液的紫外-可见光谱,验证分子动力学计算的结果。分别以罗丹明B和罗丹明6G为模板分子,以二乙烯基苯为交联剂,乙腈为功能单体,采用反相微乳液聚合法制备了5种功能单体的印迹聚合物。测试不同功能单体制备的印迹聚合物对模板分子的吸附作用。实验结果表明,丙烯酰胺为制备罗丹明B和罗丹明6G印迹聚合物的最佳功能单体,去除率分别达到了83%和79%。丙烯酸不能同模板分子形成有效的结合位点,去除率仅为29.4%和26.8%。分别以罗丹明B和罗丹明6G为模板分子,丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯为功能单体,二乙烯基苯为交联剂,采用热自由基引发沉淀聚合法制备了罗丹明B和罗丹明6G印迹聚合物。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、傅立叶红外光谱仪和EDS能谱等对印迹聚合物进行了表征。结果显示,聚合物呈规则球形,粒径均匀;吸附罗丹明B和罗丹明6G后,有明显的特征峰。聚合物性能研究发现:在中性条件下,温度为40℃左右时印迹聚合物对模板分子的去除效率最高;聚合物对模板分子具有良好的选择性,多次使用性能稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 水环境污染现状及处理方法
• 1.2 分子印迹技术
• 1.2.1 分子印迹技术的原理
• 1.2.2 分子印迹技术的方法
• 1.2.3 识别微环境对印迹聚合物性能影响
• 1.3 分子印迹聚合物原料的选择
• 1.3.1 功能单体的选择
• 1.3.2 交联剂的选择
• 1.3.3 溶剂的选择
• 1.3.4 致孔剂的选择
• 1.3.5 引发剂和引发方式的选择
• 1.4 分子印迹聚合物的制备
• 1.4.1 溶液聚合
• 1.4.2 乳液聚合和悬浮聚合
• 1.4.3 种子溶胀悬浮聚合
• 1.4.4 表面印迹技术
• 1.4.5 原位聚合
• 1.4.6 分子印迹聚合物膜
• 1.5 分子印迹技术的应用
• 1.6 分子动力学
• 1.6.1 分子动力学简介
• 1.6.2 分子动力学的初始条件
• 1.6.3 分子动力学方法模拟基本步骤
• 1.7 课题研究背景
• 1.7.1 研究背景
• 1.7.2 研究的目的和意义
• 1.7.3 创新之处
• 1.8 本课题主要研究内容
• 1.8.1 分子动力学辅助设计印迹聚合物
• 1.8.2 印迹聚合物的制备
• 1.8.3 印迹聚合物的表征
• 1.8.4 印迹聚合物的性能测试
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验仪器及试剂
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验试剂
• 2.2 实验及测试
• 2.2.1 印迹聚合物制备方法
• 2.2.2 实验装置
• 2.2.3 印迹聚合物的表征及物理测试
• 第3章 分子动力学辅助设计印迹聚合物
• 3.1 Gromacs3.3 计算软件
• 3.2 功能单体数据库
• 3.3 乙腈溶剂中选择功能单体
• 3.3.1 分子动力学模拟选择功能单体的原理
• 3.3.2 以乙腈为溶剂功能单体的选择
• 3.4 紫外-可见光谱法验证理论计算结果
• 3.4.1 紫外可见光谱法选择功能单体的原理
• 3.4.2 以乙腈为溶剂功能单体的选择
• 3.5 本章小结
• 第4章 印迹聚合物的制备及性能
• 4.1 印迹聚合物的制备过程
• 4.2 反相微乳液聚合法制备印迹聚合物
• 4.2.1 印迹聚合物的制备
• 4.2.2 SEM表征
• 4.2.3 吸附性能测试
• 4.3 沉淀法制备印迹聚合物
• 4.4 印迹聚合物的结构表征
• 4.4.1 FT-IR分析
• 4.4.2 SEM表征
• 4.4.3 AFM表征
• 4.4.4 TG-DTA分析
• 4.4.5 EDS能谱分析
• 4.5 印迹聚合物的性能测试
• 4.5.1 吸附性研究
• 4.5.2 Scatchard图分析
• 4.5.3 吸附等温线
• 4.5.4 吸附选择性研究
• 4.5.5 聚合物微球的重复利用率
• 4.5.6 pH值对聚合物吸附性能的影响
• 4.5.7 温度对聚合物吸附性能的影响
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢