酵母菌/纤维素稳定的Pickering乳液模板构造磁性印迹材料及其选择性吸附分离几种环境污染的研究

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拟除虫菊酯农药已成为继有机磷、有机氯等农药之后的新型替代型农药,但菊酯类农药残留会对人与动物造成极大的危害,通过神经毒性、生殖毒性、内分泌紊乱等来威胁人类安全与健康。酚类污染物是最具代表性的环境内分泌干扰物。酚类化合物进入人体后,可使细胞失活,侵犯神经中枢,刺激骨髓,造成昏迷甚至死亡。因此,从环境中识别和分离拟除虫菊酯农药和酚类等有机污染物显得十分必要,吸附分离法成为处理此类污染物的首选方法,磁性吸附剂因其高效简便的特点得到了广泛的应用。  由于分子印迹聚合物对模板分子具有优秀的选择识别性能,已被广泛用于环境污染物的吸附分离。Picketing乳液采用固体粒子取代表面活性剂作为乳液的稳定剂,它具有环境友好、稳定性好、机械强度高等优点。生物质材料具有低毒性、来源易得、生物相容性好、价格低廉等具传统基质材料无可比拟的优势,已成为理想的Picketing乳液稳定剂。因此,将生物质材料稳定的Picketing乳液聚合制备的磁性印迹吸附剂应用于环境污染物的识别和分离具有良好的应用前景。  本研究选取三氟氯氰菊酯(LC)、联苯菊酯(BF)和对硝基苯酚(4-NP)为研究对象,采用酵母菌、纳米纤维素(CNCs)稳定的Picketing乳液聚合制备磁性印迹聚合物,研究其对目标分子的选择吸附行为。详细工作如下:  首先,以LC为模板分子,疏水四氧化三铁作为磁性载体,采用表面改性酵母菌作为稳定剂,稳定Picketing水包油乳液并聚合制备磁性印迹复合微球吸附剂。通过多种表征手段对聚合物进行表征,研究结果表明吸附剂对LC的吸附为Langmuir单分子层吸附,吸附动力学符合准二级动力学方程,印迹聚合物微球对LC具有良好的选择识别性,印迹聚合物的再生性能良好,可重复利用。  其次,以BF为模板分子,采用疏水四氧化三铁和天然棉花中提取的CNCs作为稳定剂,稳定Picketing水包油包水双乳液,聚合制备多中空磁性印迹微球吸附剂。通过调节稳定剂的用量和乳化程度,对中空微球内部结构进行优化,研究结果表明多中空磁性印迹吸附剂具有优秀的吸附容量,良好的动力学性能和对BF的选择识别能力,动态床层吸附研究表明吸附剂具有良好的动态吸附性能,动态吸附条件可优化,吸附剂具有令人满意的再生能力。  最后,以4-NP为模板分子,CNCs为稳定剂,液体石蜡为油相,制备Picketing水包油高内相乳液,水相中加入少量表面活性剂吐温85和磁性载体四氧化三铁纳米颗粒,聚合形成具有交联孔结构的磁性印迹泡沫吸附材料。通过调节稳定粒子、表面活性剂的用量和油相体积分数,对多孔结构进行优化。研究表明多孔磁性印迹吸附材料有着优秀的吸附容量和对4-NP的选择识别性能,具有重复利用性,动态床层吸附条件可被优化,Thomas模型对动态床层穿透曲线拟合度较好。
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