氟碳表面活性剂靶向捕获材料的设计与合成

来源 :四川轻化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lang_tianhua
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全氟烷基物质(PFAS),尤其是全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS),这类化合物具有高热稳定性、高化学稳定性、高表面活性以及疏水、疏油等特性,在过去的几十年间被广泛应用于工业生产中。由于这类物质的大量使用,已经在地下水、地表水,甚至是在人类的血液中均检测出它们的存在。但是PFOA、PFOS等氟碳表面活性剂会对生物体的神经系统、免疫系统和生殖系统产生不利的影响,这类污染物威胁着全人类的健康安全。PFAS具有极低的表面能以及稳定的C-F键,常规的处理方式对其的降解效率低并且没有选择性。此外,环境中PFAS的浓度远小于其它有机污染物,因此常规的处理方式对其去除效率较低或是没有应用前景。此外,PFAS具有疏水链以及带羧酸基团,这类化合物与白蛋白的疏水位点紧密结合,导致其具有极高的生物累积性。但是目前的研究中对于处理人体血液中PFAS存在研究空白。本论文设计了两种靶向捕获材料,第一种是通过全氟烷基(PFA)片段和热敏聚乙二醇(PEG)片段改性的酚醛树脂(PR-PEG-PFA)处理水环境中的PFAS。改性的PR微球对于PFAS具有很好的识别能力对PFOA、PFOS、全氟己酸(PFHx A)等氟碳表面活性剂捕获效率>90%,对于常见的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)几乎没有去除效果。此外,20 min内靶向捕获材料对于氟污染物的去除率就能达到90%。通过使用这种材料对模拟废水进行六次处理,水中的PFOA浓度从1 ppm降至43 ppt达到国际饮用水中的标准(70 ppt,EPA 2016)。第二种是处理人体血液中的PFAS,在Mn Fe2O4磁性纳米颗粒包覆上易化学修饰的保护层聚多巴胺(PDA)涂层,随后修饰上亲水基团PEG链和对PFAS具有识别能力且没有毒性的全氟聚醚链(PFPE)而制备的磁性纳米机器人用于去除血液中的PFAS。制备的磁性纳米机器人饱和磁化强度为68 emu mg-1,通过细胞毒性测试其在200μg m L-1浓度下,He La细胞的细胞活性依然>90%。随后在模拟血液中测试了其对于多种PFASs的去除效率,从实验结果表明在10 min的接触时间使用量为2.5 g L-1的情况下对于PFOA、PFOS、PFHx A、全氟-2-丙氧基丙酸铵(Gen X)的去除率>98%。因此,通过选择性识别而设计的捕获材料可能是处理废水和血液中的PFAS的最佳选择。
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