本文關(guān)鍵詞：新型瓜環(huán)聚合物的合成及其對(duì)磺胺抗生素吸附機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 瓜環(huán) α α

【摘要】：瓜環(huán)是繼杯芳烴、冠醚、環(huán)糊精之后又一備受矚目的大環(huán)主體化合物,由多個(gè)甘脲單元通過(guò)亞甲基橋聯(lián)而成,因在形狀上酷似南瓜,所以命名為瓜環(huán)或者葫蘆脲(cucurbit[n]uril,n=5-14,縮寫為CB[n]或者Q[n])。瓜環(huán)獨(dú)特的桶狀疏水性空腔和比空腔直徑略小的富電子羰基端口,使其可以包結(jié)形狀和大小匹配的疏水性客體分子和鍵合金屬陽(yáng)離子等缺電子離子,應(yīng)用領(lǐng)域涉及到分子機(jī)器,分子催化,藥物釋控,污水處理,生物工程等。上世紀(jì)90年代,研究者們將瓜環(huán)作為一種新型的環(huán)保材料用于環(huán)境治理中,但是由于水中的酸和陽(yáng)離子增大了瓜環(huán)的溶解度,使其作為吸附劑處理廢水的效率不高。瓜環(huán)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不管在強(qiáng)酸還是強(qiáng)堿環(huán)境中都能維持自身的性質(zhì),很難和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),難以將其固載到載體上,也很難對(duì)普通瓜環(huán)進(jìn)行改性和衍生化�，F(xiàn)有的瓜環(huán)衍生化步驟繁瑣耗時(shí)長(zhǎng),產(chǎn)率低,因此,有必要從原料和合成過(guò)程入手,合成步驟簡(jiǎn)單、耗時(shí)短、產(chǎn)率高且吸附性能優(yōu)良的瓜環(huán)衍生物,使瓜環(huán)在環(huán)境污染治理中得到廣泛應(yīng)用。本文以羥基瓜環(huán)為單體,用非模板方法合成了新型瓜環(huán)聚合物,簡(jiǎn)化了合成步驟,提高了產(chǎn)率,并對(duì)羥基六元瓜環(huán)和合成的新型瓜環(huán)聚合物對(duì)磺胺類分子的相互作用和吸附過(guò)程進(jìn)行了研究,為水體中磺胺類抗生素的去除提供新的方法和依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)采用常規(guī)的方法合成了羥基六元瓜環(huán),采用紫外光譜法研究了羥基瓜環(huán)與磺胺間二甲氧嘧啶鈉鹽(SDM)和磺胺嘧啶鈉鹽(SDZ)的分子識(shí)別作用。利用Benesi-Hildebrand直線擬合法確定了羥基六元瓜環(huán)與SDM和SDZ均形成1:1型的包結(jié)物,熱力學(xué)分析表明主客體之間的電荷-偶極和疏水作用是主要驅(qū)動(dòng)力,包結(jié)過(guò)程是焓驅(qū)動(dòng)且自發(fā)放熱的。本實(shí)驗(yàn)以羥基六元瓜環(huán)為原料,α,α'-二氯-對(duì)二甲苯為交聯(lián)劑,通過(guò)親核取代發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),合成了不溶于水的三維網(wǎng)狀瓜環(huán)聚合物。瓜環(huán)聚合物通過(guò)紅外光譜,核磁共振波譜,掃描電鏡,分子熒光光譜,表面Zeta電位進(jìn)行表征,同時(shí)考察了該瓜環(huán)聚合物和三種染料的相互作用。分子熒光分光光度計(jì)測(cè)定結(jié)果表明,染料分子和瓜環(huán)聚合物相互作用的時(shí)候,染料對(duì)瓜環(huán)聚合物產(chǎn)生熒光猝滅效應(yīng),瓜環(huán)聚合物對(duì)染料產(chǎn)生熒光增敏效應(yīng),染料對(duì)瓜環(huán)聚合物的熒光猝滅程度從大到小依次是甲基橙㧐orangeⅡ㧐orangeG,而瓜環(huán)聚合物對(duì)染料熒光增敏程度從大到小依次是orangeG㧐orangeⅡ㧐甲基橙。本文還研究了該瓜環(huán)聚合物對(duì)SDM和SDZ的吸附性能,動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)表明,準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程模型均符合瓜環(huán)聚合物對(duì)SDM和SDZ的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程,SDM在48h達(dá)到吸附平衡,SDZ在96h達(dá)到吸附平衡。溶液平衡pH值對(duì)瓜環(huán)聚合物吸附SDM和SDZ的影響表明:酸性條件有利于瓜環(huán)聚合物吸附SDM,堿性條件抑制瓜環(huán)聚合物吸附SDM,吸附SDM的最佳平衡pH值為2.48,在SDM的濃度為20 mg/g時(shí),最大吸附量為6.38 mg/L;吸附SDZ的最佳平衡pH值為7.07,最大吸附量為2.55 mg/g,中性條件有利于吸附SDZ,強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的環(huán)境都會(huì)使吸附受到抑制。溶液中離子強(qiáng)度對(duì)瓜環(huán)聚合物吸附SDM和SDZ影響較大,二價(jià)金屬陽(yáng)離子的影響大于一價(jià)金屬陽(yáng)離子,低濃度時(shí),瓜環(huán)聚合物對(duì)SDM和SDZ的吸附隨著離子濃度的增加而增大,高濃度時(shí),瓜環(huán)聚合物對(duì)SDM和SDZ的吸附量隨著離子濃度的增加而受到抑制。對(duì)SDZ而言,在低濃度時(shí),二價(jià)金屬陽(yáng)離子與一價(jià)金屬陽(yáng)離子相比,更有助于瓜環(huán)聚合物吸附SDZ,但是在高濃度時(shí),卻表現(xiàn)出相反的效果�！皻w一化誤差之和”(SNE)法數(shù)據(jù)分析表明,Henry吸附等溫線模型均符合該瓜環(huán)聚合物對(duì)SDM和SDZ的吸附過(guò)程。吸附過(guò)程熱力學(xué)數(shù)據(jù)分析表明,瓜環(huán)聚合物吸附SDM和SDZ時(shí),ΔG0,ΔH0,ΔS0。ΔG0(|ΔG|20 kJ/mol),且隨著溫度升高ΔG值變小,說(shuō)明該吸附過(guò)程以物理吸附為主,吸附是自發(fā)的,溫度升高有利于吸附。ΔH和ΔS大于0,說(shuō)明是熵增吸熱型,整個(gè)吸附過(guò)程是疏水作用力、氫鍵作用力、偶極作用力和范德華力共同作用的結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：瓜環(huán) α α'-二氯-對(duì)二甲苯 吸附 磺胺嘧啶鈉鹽 磺胺間二甲氧嘧啶鈉鹽
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O631;O647.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 引言11-12
• 1 瓜環(huán)簡(jiǎn)介12-26
• 1.1 瓜環(huán)及瓜環(huán)同系物的合成12-14
• 1.1.1 六元瓜環(huán)的合成和命名12
• 1.1.2 CB[5]-CB[14]的發(fā)現(xiàn)12-13
• 1.1.3 反向瓜環(huán)和手性瓜環(huán)的發(fā)現(xiàn)13-14
• 1.2 瓜環(huán)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及性質(zhì)14-15
• 1.2.1 瓜環(huán)的結(jié)構(gòu)參數(shù)14-15
• 1.2.2 瓜環(huán)的性質(zhì)15
• 1.3 瓜環(huán)衍生物研究進(jìn)展15-19
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 瓜環(huán)及其衍生物的應(yīng)用19-24
• 1.4.1 分子識(shí)別19-20
• 1.4.2 分子組裝20-21
• 1.4.3 超分子催化21-22
• 1.4.4 瓜環(huán)在藥物方面和生物體的應(yīng)用22-23
• 1.4.5 環(huán)境治理23-24
• 1.5 固載化瓜環(huán)的研究進(jìn)展24
• 1.6 研究意義和內(nèi)容24-26
• 1.6.1 研究意義24-25
• 1.6.2 研究?jī)?nèi)容25-26
• 2 羥基六元瓜環(huán)與磺胺類藥物分子識(shí)別作用的紫外光譜研究26-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分26-28
• 2.1.1 主要儀器試劑與試劑26-27
• 2.1.2 六元瓜環(huán)的合成和分離27
• 2.1.3 六元瓜環(huán)的全羥基化27-28
• 2.1.4 羥基六元瓜環(huán)與磺胺類藥物分子識(shí)別作用28
• 2.2 結(jié)果與討論28-34
• 2.2.1 全羥基六元瓜環(huán)的表征28-30
• 2.2.2 SDM、SDZ在HOCB[6]中的紫外光譜分析30-31
• 2.2.3 SDM、SDZ與羥基六元瓜環(huán)的包結(jié)比和包結(jié)常數(shù)31-32
• 2.2.4 包結(jié)過(guò)程的熱力學(xué)焓變和熵變32-34
• 2.3 小結(jié)34-35
• 3 瓜環(huán)聚合物的合成35-43
• 3.1 主要儀器試劑與試劑35-36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法36
• 3.2.1 瓜環(huán)聚合物的合成過(guò)程36
• 3.2.2 瓜環(huán)聚合物表面Zeta電位的測(cè)定36
• 3.2.3 瓜環(huán)聚合物與各種染料的相互作用36
• 3.3 結(jié)果與討論36-42
• 3.3.1 瓜環(huán)聚合物的合成路線36-37
• 3.3.2 瓜環(huán)聚合物紅外光譜譜圖分析37-38
• 3.3.3 瓜環(huán)聚合物13CNMR圖譜分析38
• 3.3.4 瓜環(huán)聚合物掃描電鏡圖片分析38-39
• 3.3.5 瓜環(huán)聚合物分子熒光譜圖分析39-40
• 3.3.6 瓜環(huán)聚合物表面Zeta電位的測(cè)定分析40
• 3.3.7 瓜環(huán)聚合物和染料相互作用分析40-42
• 3.4 小結(jié)42-43
• 4 瓜環(huán)聚合物對(duì)磺胺類抗生素吸附性能43-63
• 4.1 主要儀器試劑與試劑44
• 4.2 研究方法44-46
• 4.2.1 磺胺的HPLC檢測(cè)方法44-45
• 4.2.2 吸附動(dòng)力學(xué)45
• 4.2.3 溶液平衡pH值對(duì)瓜環(huán)聚合物吸附SDM和SDZ的影響45
• 4.2.4 離子強(qiáng)度對(duì)瓜環(huán)聚合物吸附SDZ和SDM的影響45
• 4.2.5 不同溫度下的吸附等溫線45-46
• 4.3 結(jié)果與討論46-61
• 4.3.1 吸附動(dòng)力學(xué)46-48
• 4.3.2 溶液平衡pH值對(duì)瓜環(huán)聚合物吸附SDM和SDZ的影響48-50
• 4.3.3 離子強(qiáng)度對(duì)瓜環(huán)聚合物吸附SDZ和SDM的影響50-52
• 4.3.4 不同溫度下吸附等溫線52-60
• 4.3.5 吸附熱力學(xué)60-61
• 4.4 小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 攻讀學(xué)位期間研究成果70

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 邵紅;劉相龍;李云姣;丁佳;;兩種改性膨潤(rùn)土對(duì)含油廢水吸附行為的研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2015年07期

2 陳秀麗;王真;崔艷婷;鄒大鵬;;瓜環(huán)的研究進(jìn)展[J];大學(xué)化學(xué);2014年03期

3 張澤華;王萍;劉云;董元華;;瓜環(huán)的固載化過(guò)程及其對(duì)甲基橙的吸附動(dòng)力學(xué)[J];應(yīng)用化工;2014年02期

4 靳濤;陳德強(qiáng);劉云;董元華;喬洪濤;陳曉流;;固載化瓜環(huán)的制備及其對(duì)磺胺間甲氧嘧啶的吸附性能研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

5 L.S.Chan;,W.H.Cheung;S.J.Allen;G.McKay;;竹制活性炭處理酸性染料廢水吸附等溫線模型的誤差分析(英文)[J];Chinese Journal of Chemical Engineering;2012年03期

6 何金華;丘錦榮;賀德春;吳根義;郭正元;許振成;;磺胺類藥物的環(huán)境行為及其控制技術(shù)研究進(jìn)展[J];廣東農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年07期

7 張來(lái)新;楊瓊;趙衛(wèi)星;;超分子化學(xué)研究的新進(jìn)展[J];應(yīng)用化工;2010年11期

8 ;Adsorption behavior of ammonium by a bioadsorbent-Boston ivy leaf powder[J];Journal of Environmental Sciences;2010年10期

9 孫建平;鄭平;胡寶蘭;;多種抗生素對(duì)畜禽廢水厭氧消化的聯(lián)合抑制[J];環(huán)境科學(xué);2009年09期

10 楊輝;譚業(yè)邦;黃曉玲;王月霞;;葫蘆脲的研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年01期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張澤華;瓜環(huán)固載樹脂的合成及其在水處理中的應(yīng)用[D];蘭州交通大學(xué);2014年

2 胡英鵬;瓜環(huán)合成及其在貴金屬回收中的應(yīng)用研究[D];西安建筑科技大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：958763