新型POSS基杂化材料的制备及BPA吸附性能研究

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1、新型POSS基杂化材料的制备及BPA吸附性能研究PreparationofnovelhybridmaterialsbasedonPOSSandadsorptionpropertiesofBPA专业名称：环境工程指导教师：吴向阳姓名：王晓玲2017年6月江苏大学硕士学位论文摘要BPA是典型的内分泌干扰物，因大量生产与广泛使用已对水环境造成严重污染，所以对其污染的治理已引起人们的关注。吸附法因具有成本低廉、操作简便、吸附效率高、二次污染风险小等优势，已成为应用最广的BPA处理方法之一。因此，研究设计新型高性能吸附材料已成为该领域的研究热

2、点。POSS基纳米杂化材料通常具有较大的比表面积、优良的热稳定性和化学稳定性、环境友好、易于剪裁等特点，可作为潜在的理想吸附材料。因此，本论文利用具有分子水平杂化结构的POSS纳米颗粒，制备得到一系列POSS基有机-无机杂化材料，并考察其对BPA的吸附性能，主要包括以下内容：1.以不同比例的乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、八乙烯基笼型倍半硅氧烷(OV-POSS)为共交联剂，分别以丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸(MAA)为功能单体，以BPA为模板分子，采用自由基聚合法制备POSS基印迹杂化材料。利用红外(FT-IR)、扫描电镜(SE

3、M)、热失重(TGA)对其结构进行表征，证实POSS成功引入到聚合物中，且POSS的引入提高了聚合物基体的热稳定性。通过吸附动力学、静态吸附及选择性吸附表明：POSS的引入可以改善聚合物基体的吸附速率及容量，分别以1-M-A（POSS用量为5%，AM为功能单体）和5-M-M（POSS用量为5%，MAA为功能单体）为最好，30min内对BPA的去除率分别达95%、96%，且对BPA的识别能力明显高于其结构类似物。经Scatchard分析，材料1-M-A对BPA存在两种不同作用的识别位点，最大表观吸附容量分别为240.35μmol/g和

4、440.08μmol/g。2.以碳纳米管为基材，通过酸化和酰胺化在其表面引入双键，然后与OV-POSS进行表面聚合，得到OV-POSS/MWCNTs杂化材料。利用FT-IR对其性能进行表征，证实POSS成功嫁接到CNTs表面。通过吸附动力学和静态吸附对其吸附性能进行评价，OV-POSS/MWCNTs在30min内，对BPA的去除率已达97.5%，且吸附过程符合二级动力学模型。在吸附过程中，外部扩散为主要的控速步骤。3.以八氯丙基POSS和二联咪唑为关键中间体，经过季铵化反应，制备得到两种POSS基聚合离子液体，E-POSS-PIL和

5、A-POSS-PIL。利用FT-IR、SEM、I新型POSS基杂化材料的制备及吸附性能研究TGA对其性能进行表征，E-POSS-PIL为多面体结构，A-POSS-PIL为球型结构。并初步研究了E-POSS-PIL和A-POSS-PIL对BPA的吸附性能，结果表明E-POSS-PIL对BPA具有更高的吸附容量。关键词：双酚A，吸附性能，笼型倍半硅氧烷，有机-无机杂化，分子印迹，碳纳米管，聚合离子液体II江苏大学硕士学位论文AbstractBisphenolA(BPA)isawell-knownendocrinedisruptingch

6、emical,whichwasdetectedinriversbecauseofitsextensiveproductionandapplication,sothatglobalattentionhasbeenfocusedonitspollutioncontrol.AdsorptionmethodisoneofthemostimportantBPAremovalmethodsowingtosimpleoperation,lowcost,highefficiencyandlittlesecondarypollution.Theref

7、ore,researchesondesigningnewsorbentsisofcurrentinterest.POSS-basedhybridmaterialscouldbeusedaspotentialsorbentsduetotheirlargesurface,excellentthermalstabilityandchemicalstability,environment-friendly,tunablestructure,andsoon.Therefore,aseriesoforganic-inorganichybridm

8、aterialsbasedonPOSSnanoparticleswerepreparedandtheiradsorptionpropertiesofBPAwerestudiedinthispaper.Themaincontentswe