苯酚分子印迹聚合物(膜)的合成及应用研究

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分子印迹技术是制备具有分子识别功能聚合材料的新兴技术,采用该技术制备的分子印迹聚合物(膜)对目标分子具有与抗体相媲美的特异识别能力,是近来研究的热点之一。苯酚是一种重要的有机化工原料,也是一种危害人体和环境的污染物,针对苯酚建立快速高效的分离分析方法具有明显的现实意义。   本论文查阅了大量有关苯酚分析检测方法及其处理方法的文献,回顾和讨论了各种分离分析方法的特点及其应用情况。在此基础上,运用分子印迹技术,以苯酚为模板分子,筛选或制备了功能单体,采用正交设计法和单因素优化法优化了分子印迹聚合物(膜)的合成条件,研究了优化条件下制备的印迹体系的吸附性能及实际应用前景。具体实验工作如下:   1、选用了四种常见功能单体(α-甲基丙烯酸(MAA),丙烯酰胺(AM),2-乙烯基吡啶(2-VP)和4-乙烯基吡啶(4-VP))及三种聚合方法(本体聚合法、沉淀聚合法、牺牲硅胶法)合成了12个苯酚分子模板聚合物(MIP),从而优化出较好的聚合方法及相应的功能单体种类。然后应用正交试验设计法,采用本体聚合法(2-VP为功能单体)及牺牲硅胶法(MAA为功能单体),从功能单体的用量,交联剂的用量和致孔溶剂的种类三个因素各取三个水平分别合成了9个苯酚分子模板聚合物,优化出合成聚合物的最佳条件:即选用牺牲硅胶法,以MAA作为功能单体,甲醇作为致孔溶剂,模板分子与功能单体以及交联剂比为1:6:20;选用本体聚合法,以2-VP作为功能单体,氯仿作为致孔溶剂,模板分子与功能单体以及交联剂比为1:4:30。由实验结果可见,优化后的印迹聚合物具有良好的选择因子和较大的吸附量。随后实验合成了优化得到的聚合物,并对其吸附性能和实际应用潜力进行研究。最后建立了HPLC分析方法,对采用牺牲硅胶法优化得到的MIP31进行了混合标准样品的选择性研究,并优化了MIP31分子印迹固相萃取柱的固相萃取体系及其对实际样品的应用研究。结果表明所合成的苯酚分子印迹聚合物对酚类物质有一定的选择性,对实际样品的应用显示了较好的萃取回收率。   2、采用单因素优化方法合成了23个苯酚印迹复合膜(MLM),考察了载体膜种类、功能单体种类及用量、致孔溶剂种类、交联剂用量及浸泡时间对MIM选择吸附性能的影响,优化得到的合成苯酚印迹膜的最佳实验条件为:以Nylon-6膜为基膜,选用2-VP为功能单体,以甲醇为致孔溶剂,浸泡3分钟,模板分子与功能单体以及交联剂EGDMA的加入摩尔比为1:6:40,以该条件合成的印迹膜MIM21具有较大的印迹因子(1.45)。研究了在最优条件下制备的苯酚分子印迹复合膜的吸附特性和识别渗透能力,建立了HPLC分析方法,考察了其对混合标准样品及实际样品中苯酚的识别渗透能力,并通过扫描电镜及氮气吸附实验对优化得到的苯酚分子印迹复合膜结构进行表征。   3、合成了3种新型功能单体(3-methyl4-(2-methylacryloyl)-1-phenyl-1H-pyrazol-5(4H)-one,N-(pyridin-2-y1)methacrylamide,N-(4-methoxyphenyl)-meth-acrylamide),在此基础上,采用本体聚合法和牺牲硅胶法合成了6个苯酚分子模板聚合物,优化得到了较好的印迹体系:即以1撑单体为功能单体,采用牺牲硅胶法制备得到的聚合物。然后应用正交试验设计法,以苯酚为模板分子,1#单体为功能单体,采用牺牲硅胶法,从功能单体的用量,交联剂的用量和致孔溶剂的种类三个因素各取四个水平分别合成了16个苯酚分子模板聚合物及相应的非印迹聚合物。正交优化得到聚合物的最佳合成条件:甲醇:氯仿2:3(V/V)做致孔溶剂,模板分子与功能单体及交联剂的加入摩尔比为1:8:40。结果表明所合成的MIP23具有较大的吸附容量和较好的印迹效果。最后对MIP23进行了混合标准样品的选择性研究,优化了MIP23分子印迹固相萃取柱的固相萃取体系,并进行了实际样品的应用研究。结果表明应用新功能单体制备的苯酚分子印迹聚合物相对于常规功能单体制备的苯酚分子印迹聚合物有相似的印迹因子,但明显具有更好的对酚类物质的选择性以及对实际样品的萃取回收率。
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