SI-ATRP法制备的离子交换膜及其应用

论文摘要

离子交换膜在物质的分离纯化领域有着重要的应用价值。近年来,表面引发原子转移自由基聚合（Surface-initiated Atom Transfer Radical Polymerization, SI-ATRP）技术在表面化学修饰中受到广泛关注。本文利用SI-ATRP技术制备了两种新型离子交换膜,并对其吸附性能进行了研究。利用引发剂2-溴异丁酰溴（2-BIB）与再生纤维素膜表面的羟基反应,得到SI-ATRP反应所需的大分子引发剂,然后在膜表面可控接枝聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸叔丁酯。再分别利用“点击”化学反应和水解反应得到聚乙烯基四唑膜和聚甲基丙烯酸膜。用X-射线光电子能谱仪（XPS）、红外光谱（ATR-FTIR）、孔径测试、元素分析等对膜的理化性质进行了表征,证明膜表面已成功接枝聚乙烯四唑、聚甲基丙烯酸。用扫描电镜（SEM）对膜的表面形貌及结构进行了表征,发现随着聚合时间的增长,膜的孔径逐渐减小。静态吸附实验证实聚合物的键合量、吸附容量在一定范围内随着聚合时间的增大而增大。其对溶菌酶的最大平衡吸附容量分别达到475.6mg/mL和412.8 mg/mL。结果表明,用本文方法制备的离子交换膜在生物样品的分离纯化中具有潜在的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 吸附膜的制备方法
• 1.3 膜的化学改性
• 1.3.1 等离子体表面改性
• 1.3.2 紫外光辐照改性
• 1.3.3 高能辐照接枝改性
• 1.4 原子转移自由基聚合
• 1.4.1 ATRP的反应机理
• 1.4.2 ATRP的引发体系
• 1.4.3 ATRP的单体
• 1.4.4 ATRP的催化体系
• 1.4.5 ATRP的溶剂
• 1.4.6 ATRP的应用前景
• 1.5 表面引发原子转移自由基聚合及应用
• 1.6 本文的工作
• 参考文献
• 第二章 SI-ATRP法制备聚乙烯四唑离子交换膜及其吸附性能研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器设备
• 2.2.2 实验原料及纯化
• 2.2.3 ATRP引发剂功能化的制备
• 2.2.4 聚丙烯腈的SI-ATRP
• 3的反应'>2.2.5 PAN与NaN₃的反应
• 2.2.6 静态吸附容量测试及吸附等温线
• 2.2.7 动态吸附容量及突破曲线
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 XPS对各步改性膜的表征
• 2.3.2 孔径测试
• 2.3.3 原膜及改性膜表面的形貌分析
• 2.3.4 红外表征
• 2.3.5 元素分析
• 2.3.6 膜性能表征
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 SI-ATRP法制备聚甲基丙烯酸离子交换膜及其吸附性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器设备
• 3.2.2 实验原料及纯化
• 3.2.3 ATRP功能化引发剂的制备
• 3.2.4 聚甲基丙烯酸叔丁酯改性膜的制备
• 3.2.5 聚甲基丙烯酸叔丁酯膜的水解
• 3.2.6 静态吸附容量测试及吸附等温线
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 红外表征
• 3.3.2 原膜及改性膜表面的形貌分析
• 3.3.3 膜性能表征
• 3.4 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的科研成果
• 致谢