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PAMAM树枝形分子是研究最为广泛的树枝形高分子之一,被广泛应用于药物运输,纳米化学,基因转染,污染治理等领域。其制备过程操作简单,合成产物有良好的对称性,且单分散性能好,具有广泛的应用前景。
BPPO中空纤维膜具有较大的有效传质面积,低操作成本,装备简单,以及过滤模式灵活等特点。其骨架为溴化聚苯醚,骨架上的苄溴基团具有很强的活性,可以很容易的被胺取代,从而形成可以制备PAMAM树枝状分子的核心结构。
本文主要研究了PAMAM树枝形分子改性BPPO中空纤维膜的合成,表征,以及其在药物运输和去除污水中重金属离子的应用。
PAMAM树枝形分子可以通过分步反应合成到中空纤维膜上。首先,BPPO中空纤维膜上的苄基与乙二胺发生取代反应形成G0HFM;然后通过重复迈克尔加成反应与胺解反应,就可以得到PAMAM树枝形分子改性的中空纤维膜(PAMAM-HFMs)。
对PAMAM-HFMs进行了材料的表征。红外光谱定性的证实了PAMAM树枝形分子被接枝到BPPO中空纤维膜上。通过元素分析的结果,定量计算了PAMAM-HFMs中PAMAM树枝形分子的含量。扫描电镜结果显示,低代数的PAMAM树枝形分子改性的中空纤维膜(G0-G3.5HFMs)表面形态结构基本没有变化。高代数的PAMAM树枝形分子改性的中空纤维膜(G4-G5HFMs)表面比较粗糙。
以水杨酸钠,甲氨蝶呤以及刚果红作为模型药物,研究考察了G3,G4,G5HFMs对药物的吸附效率及缓释行为。实验结果表明,PAMAM-HFMs对药物有明显的吸附效果和长程缓释效果。药物吸附与释放的特性主要与PAMAM-HFMs的代数相关。制备的PAMAM-HFMs可望应用于药物运输和组织工程等领域。
此外,本论文研究了PAMAM树枝形分子改性的中空纤维膜去除污水中重金属离子,如Cu2+,Pb2+,Cd2+,的应用。G0-G5HFMs对三种重金属离子的结合量都呈现出随着代数的增加先增大,后减小的趋势;并且,对重金属离子的结合量在G3HFM处达到最大值。结果表明,PAMAM-HFMs可以有效的吸附重金属离子,且通过在酸性溶液中浸泡,可以有效的释放重金属离子,使得PAMAM-HFMs具有一定的重复利用性。PAMAM-HFMs在污水中重金属离子的去除上表现出了巨大的潜力。
PAMAM-HFMs同时具有中空纤维膜可循环利用、较大的比表面积、以及易于组装的特点,又有PAMAM树枝形分子高度支化、多功能性、且可以进一步改性、相对疏水的内部空腔结构等特点,可以广泛的应用于药物运输,污染治理,催化剂固载,蛋白质分离与纯化等领域。