论文部分内容阅读
分子印迹聚合物(MIPs)是利用分子印迹技术(MIT)制备的能够“记忆”目标分子的形状、大小和特定官能团的一种新型智能材料。近十几年来，MIPs的研究在制备方法和应用领域均取得了丰硕的成果，但对MIPs识别机理的研究相对较少。本论文以工业水处理中难去除的磺胺嘧啶(SDZ)为模板分子，采用计算机模拟和实验相结合的方法，设计合成了两类磺胺嘧啶印迹聚合物(SDZ-MIPs)，并对SDZ-MIPs的吸附性能和物理化学性能进行了系列研究。本论文主要包括以下三个方面: (1)采用量子化学和分子动力学两种分子模拟法相结合的方法对SDZ印迹预组装体系进行模拟计算。量子化学法精度高，通过计算模板分子与功能单体形成复合物之间的相互作用力，筛选单体以及确定印迹识别位点。分子动力学方法考虑时间、温度、压力等实际因素，更加接近真实体系，通过模拟SDZ印迹预组装体系，考察模板分子-功能单体比例对印迹效果的影响。模拟结果表明:4VP、MAA共用功能单体组合相比于4VP、AM共用功能单体组合更加适用于SDZ-MIPs制备，SDZ∶4VP∶ MAA比例为1∶4∶4时印迹预组装体系模拟效果优于比例1∶2∶2和1∶8∶8。 (2)以六钛酸钾晶须为载体制备不同配比的SDZ-MIPs印迹复合材料，通过分析实验结果和计算机模拟结果，确定最优印迹预组装体系。对最优的SDZ-MIPs进行了一系列物化性能和吸附拟合的研究，结果表明SDZ-MIPs吸附过程符合准二阶吸附动力学模型，而非印迹聚合物(NIPs)则符合准一阶吸附动力学模型;Freundlich模型可以很好描述SDZ-MIPs吸附等温线，而NIPs吸附等温线则符合Langmuir模型。吸附模型拟合结果表明SDZ-MIPs和NIPs吸附机理的不同。 (3)根据最优印迹预组装体系，引入温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和亲水性交联剂N，N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)制备不同交联剂配比的磺胺嘧啶温敏性分子印迹聚合物(SDZ-TMIPs)。结果表明，引入NIPAM可以赋予SDZ-MIPs温度响应性识别能力;适量的MBA可以增强SDZ-TMIPs的表面亲水性和选择性吸附能力，但只以MBA用作交联剂会导致选择性吸附能力大幅下降;以EGDMA和MBA为复合交联剂成功合成SDZ-TMIPs，在35℃达到最大吸附量(3.847 mg g-1)。将SDZ-TMIPs应用于真实水样品中SDZ的选择性分离、富集和检测，结果较为理想。 本论文结合量子化学和分子动力学两种计算机模拟技术应用于SDZ-MIPs的设计，对磺胺类药物MIPs的制备提供一定理论指导，有助于理解印迹机理;通过理论与实验相互结合、相互印证，对SDZ-MIPs吸附性能进行优化，为MIT应用于磺胺类药物污水处理和检测提供了一定的理论基础和依据。