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水杨酸(Salicylic Acid,SA)因其是一种比较重要的有机合成原材料,已被普遍应用于化工、医药、食品以及美容等行业。但由于水杨酸工业生产过程中常存在产率低、反应时间长、能耗高、操作复杂繁琐等缺陷,而且还由于其反应不完全,往往会有副产物和未反应完全的原料混在成品中。这些副产物和未完全反应的原料(对羟基苯甲酸甲酯(Methyl Parahydroxybenzoats,MP)、对羟基苯甲酸(p-Hydroxybenzoic Acid,p-HB)、苯酚等)因其结构与SA比较类似,传统的技术很难对这些结构类似的物质进行分离。更为重要的是,这些副产物和未反应完全的原料对SA的纯度造成重大影响,若制备的SA产品应用于化工、医药、食品等行业,则会对人体和环境产生不可避免的危害。因此高效分离SA产品中的杂质具有十分重要的社会和经济意义。分子印迹膜(Molecularly Imprinted Membranes,MIMs)将膜技术与分子印迹技术相结合,通过膜的制备过程引入特定分析物(模板分子),则分子印迹膜可作为一种实用性的分离膜,用来进行专一记忆识别一种模板分子,使得其既具有膜技术的操作简便的特性,又拥有分子印迹技术的特异性识别的能力,因此应用前景十分可观。SA的几种常见杂质(MP、p-HB和苯酚)分别作为模板分子,并采用多种合成方法如:表面修饰法、浸入沉淀相转化法和水滴模板法分别合成了MP、p-HB和苯酚的三类分子印迹膜(MP,p-HB,phenol-MIM)。研究其对模板分子的选择性吸附和分离行为。具体工作如下: 首先,本实验以商售的氧化铝陶瓷微孔膜作为支撑膜,以MP为模板分子,氧化铝陶瓷膜(Al2O3)为基膜,四乙烯基吡啶(4-VP)、甲基丙烯酸(MAA)或丙烯酰胺(AM)为功能单体,乙烯基三甲氧基硅烷(VMS)为硅烷偶联剂,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用表面修饰法制备MP的分子印迹膜(MP-MIMs)。SEM分析结果表明MIMs制备成功,研究发现MP-MIMs上功能单体的种类影响MP-MIMs的吸附容量和分离性能,结果表明以4-VP为功能单体的分子印迹膜(4-VP-MIM)为最佳印迹膜,4-VP-MIM对MP吸附的等温和动力学数据分别符合Langmuir模型和准二级动力学方程。此外在竞争实验中相比于MP的结构类似物SA和苯酚,4-VP-MIM对MP具有很强的选择识别性,且比起其他功能单体的膜具有更高的膜通量。 其次,采用相转化法以p-HB为模板分子,聚醚砜树脂(PES)为膜基质,聚苯并咪唑(PBI)为功能聚合物,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为致孔剂,纳米氧化铝(nano-Al2O3)为添加剂,成功制备了p-HB分子印迹膜(p-HB-MIMs)。实验证明适当的nano-Al2O3在MIMs中有利于提高印迹膜对p-HB的吸附量。采用SEM和TGA对p-HB-MIMs进行表征。其中最佳的膜PES3-MIM对p-HB的吸附符合二级平衡方程,且平衡吸附量随着初始浓度的增加而增加。Langmuir等温模型能较好的拟合膜等温实验数据。此外,PES3-MIM对p-HB的选择性系数(?)相对于SA达到3.670,可使p-HB从混合物中分离出来。 最后,以苯酚为模板分子,苯乙烯丙烯腈共聚物(SAN)为膜基质,将分子印迹纳米聚合物颗粒(nano-MIPs)作为印迹颗粒共混于膜基质中,通过水滴模板法来制备出有序多孔分子印迹膜。其中nano-MIPs以苯乙烯为基质,四乙烯基吡啶(4-VP)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)或肉桂酸(CA)为功能单体。通过TEM、Raman和 SEM表征,结果表明以4-VP为功能单体的分子印迹膜(4-VP-MIM)为最佳膜,其膜孔洞更加规整。准二级动力学模型和Langmuir等温模型能更好的拟合实验中4-VP-MIM吸附苯酚的动力学和等温吸附数据。此外,在竞争实验中该印迹膜对苯酚具有更强的选择吸附能力。渗透性实验中4-VP-MIM对苯酚的传质分离符合延迟渗透机理。