主-客体识别多孔有机聚合物的制备及环境水中有机污染物去除研究.pdf

摘要

水污染问题已经成为如今严重的环境问题，吸附作为常见的水中污染物去除

手段，已经广泛地应用于去除水体污染物。吸附剂是吸附法的核心，大环分子作

为超分子化学的核心，拥有优异的主客体识别特性，大环交联聚合物具有结构稳

定，可再生性好等优势。然而大环交联聚合物存在合成工艺繁琐，材料回收性差，

以及吸附容量低等问题。针对上述问题，本文开展了如下工作：

为克服材料回收性差的问题，本文基于氨基化磁球(FeO-NH),与柱芳烃，

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四氟对苯二腈一步合成了磁性柱芳烃聚合物(M-PP[5]AP)，通过2-溴乙基-三甲

基溴化铵与柱芳烃上残留酚羟基间的取代反应，制备阳离子修饰的磁性柱芳烃聚

合物(iM-PP[5]AP-AB)。通过阳离子基团修饰材料改善了材料的亲水性，并赋予

材料离子交换的能力，提升了其与非甾体抗炎药间的作用力。相比于活性炭，iM-

PP[5]AP-AB体现出快速的吸附速率和吸附容量，其对4-联苯基乙酸，萘普生，

酮洛芬的最大吸附量为80.88，75.32，81.37mgg-1。iM-PP[5]AP-AB在复杂的水

体环境下依然可以保证良好的吸附效果，重复六次性能也不会有明显下降。本研

究提供一个通用有效的策略合成功能化柱芳烃基础的吸附材料，对水环境的修复

具有良好的促进作用。

为探究吸附剂对二元组分污染物之间的协同作用，本文通过合成全巯基取代

环糊精(Bn-S-CD),再通过傅克反应制备硫醚功能化的β-环糊精聚合物(P(Bn-S-

CD))，用于高效去除水中重金属离子和有机微污染物(OMPs)。P(Bn-S-CD)的表

2-12+

面积763mg，硫含量为5.83wt%。选择Hg和双氯芬酸钠(DS)作为模型污染物。

P(Bn-S-CD)能同时吸附Hg2+和DS。吸附后的Hg2+使CDs的初级边缘带正电荷，

大大提高了DS的吸附速率并提升吸附容量。增强了Hg2+对P(Bn-S-CD)的亲和

力。通过探究吸附机理证实了静电相互作用力是导致这些结果的主要因素。P(Bn-

S-CD)对重金属离子具有良好的选择性，与良好的可重复使用性。

去除水中的OMPs，特别是亲水和电离的有机微污染物，对水的修复具有挑

战性。本文采用分子膨胀策略和磺化反应的方法设计了多孔β-环糊精聚合物

（PCPs）。部分苄基化的β-环糊精通过外部交联剂交联形成P1，通过膨胀分子

交联P1生成P2。P1和P2磺酸化处理得到P1-SO3H和P2-SO3H。通过对多类

OMPs的系统吸附评价，发现引入强极性-SOH基团可以带来强氢键和静电相

3

2-1

互作用。P2由于分子膨胀表面积最高(998.97mg)，对中性和阴离子OMPs的

吸附性能更好，而表面积最低的P1-SO3H(39.75m2g-1)对亲水和阳离子OMPs

的吸附性能优于较高的P2-SO3H(519.28m2g-1)。P2的吸附性能主要是由疏水

相互作用决定的，而P1-SO3H主要是由氢键和静电相互作用决定。

关键词：柱[5]芳烃，环糊精，吸附，傅-克反应，有机微污染物

Abstract

Waterpollutionhasbecomeseriousenvironmentalproblemtoday，Asacommon

meansofpollutantremovalinwater,adsorptionhasbeenwidelyusedintheremovalof

waterpollutants.Thesorbentisth