瓜环基聚合物的合成及其对四环素类抗生素吸附研究

摘要

四环素类抗生素(TCs)由于其具有良好的抑菌作用，因此为抑菌性广谱抗生素，并在畜牧业中大量使用。TCs目前被定性为一种污染物，主要是由饲养场动物粪便将TCs带到环境中，在环境中的积累越来越多，最终危害到人类的健康，引起牙釉质发育不全等疾病;TCs的滥用导致多种细菌产生严重的耐药性，其疗效有所降低。因此治理生活环境中，尤其是生活废水中TCs迫在眉睫。
　　由于瓜环具有桶状疏水的刚性空腔，桶状两端是多个羰基组成的亲水性端口，因此瓜环成为备受关注的大环化合物。瓜环分子的疏水性空腔使其应用在分子识别领域，瓜环分子的亲水端口使其应用在分子组装领域，以及瓜环在污水处理领域也得到广泛的应用。
　　首先本实验合成了六元瓜环(CB[6])，研究了CB[6]与土霉素(OTC)的分子识别作用，结果表明CB[6]与OTC在酸性条件下形成1∶1的包结物，在碱性条件下则不能发生包结作用;同时实验还得到了CB[6]与OTC包结作用的热力学数据和包结常数，CB[6]与OTC包结过程在不同温度下的ΔG＜0，CB[6]与OTC的包结过程主要作用力为氢键作用力和离子-偶极作用力，CB[6]与OTC的分子识别作用是一种自发的吸热的过程。
　　其次本实验合成羟基瓜环，使用羟基瓜环与间二氯苄合成荧光聚合物（CP-1），通过扫描电镜发现CP-1具有棒状或者由棒状组成片状的纳米结构，实验研究四环素(TC)、OTC对CP-1荧光强度的影响，研究结果表明TC、OTC对CP-1有荧光增敏效果，随着CP-1对TC、OTC吸附量的增加，CP-1的荧光强度也随之增加，并且表现出良好线性关系。CP-1对TC、OTC的吸附平衡时间较快，但吸附量较低，CP-1对TC的吸附过程较符合颗粒内扩散模型，对OTC的吸附过程符合准一级动力学方程;模拟废水的pH和模拟废水中阳离子(Na+、Ca2+)对吸附效果影响很大。
　　最后本实验使用羟基瓜环和反式-1，4-二溴-2-丁烯反应合成瓜环基聚合物(CP-2)，通过扫描电镜发现CP-2是条状相互缠绕的亚纳米结构，使用CP-2模拟吸附含有TC、OTC的污染废水，研究其吸附动力学和热力学，以及研究模拟废水pH和模拟废水中的阳离子对吸附效果的影响。研究结果表明，CP-2在模拟废水中吸附TC、OTC分别在24 h，40 h达到吸附平衡，并且CP-2对TC、OTC的吸附过程均符合准二级动力学方程;模拟废水的pH对吸附效果有较大影响，CP-2对TC、OTC的吸附在废水pH=5-6时吸附量最大，在强酸与强碱性废水中的吸附量较低;模拟废水中的Na+、Ca2+明显降低CP-2对TC、OTC的吸附效果，但是Fe3+却增加CP-2对TC、OTC的吸附效果;吸附热力学数据表明，CP-2对TC、OTC的吸附过程在不同温度下的ΔG＜0，说明不同温度下CP-2对TC、OTC的吸附过程是一个自发的过程;CP-2对TC、OTC吸附过程的ΔH＞0，说明CP-2对TC、OTC的吸附过程是一个吸热过程，CP-2对TC、OTC的吸附过程的作用力均为氢键作用力和偶极间力。通过CP-2吸附TC、OTC前后的红外谱图变化，发现CP-2对TC、OTC的吸附机理为氢键作用力。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 瓜环的研究历史

1．2 瓜环的结构及性质

1．2．1 瓜环的结构

1．2．1 瓜环的性质

1．3 瓜环的应用

1．3．2 分子识别

1．3．3 分子组装

1．3．4 污水处理

1．4 TCs概述

1．5 吸附基本理论

1．5．1 吸附动力学模型

1．5．2 吸附等温线模型

1．5．3 吸附热力学

1．6 实验内容及实验意义

1．6．1 实验内容

1．6．2 实验研究的意义

2 光谱法研究CB[6]与OTC的分子识别作用

2．1 实验部分

2．1．1 仪器和试剂

2．1．2 六元瓜环(CB[6])的合成

2．1．3 实验方法

2．2 结果与讨论

2．2．2 CB[6]与OTC相互作用的荧光光谱和紫外光谱特征

2．2．3 CB[6]与OTC的包结比

2．2．4 CB[6]与OTC的包结比

2．2．5 pH对包结作用的影响

2．2．6 CB[6]与OTC包结热力学

2．3 小结

3 CP-1的合成及对TCs吸附性能的研究

3．1 所用实验试剂及仪器

3．2 实验过程

3．2．1 CB[6]的合成

3．2．2 羟基瓜环的合成

3．2．3 CP-1的合成

3．2．5 吸附动力学实验

3．2．6 溶液pH值对吸附量的影响实验

3．2．7 不同阳离子不同浓度对吸附量的影响实验．

3．3 结果与讨论

3．3．1 羟基瓜环的红外表征

3．3．2 CP-1荧光表征

3．3．3 CP-1红外表征

3．3．5 TC、OTC对CP-1荧光性质的影响

3．3．6 吸附动力学实验

3．3．7 溶液pH值对吸附量的影响

3．3．6 不同阳离子不同浓度对吸附量的影响

3．4 小结

4 CP-2的合成及对TCs吸附ll生能的研究

4．1 所用实验试剂与仪器

4．2 实验过程

4．2．1 CB[6]的合成

4．2．2 羟基瓜环的合成

4．2．3 CP-2的合成

4．2．6 吸附动力学实验

4．2．7 溶液pH值对吸附量的影响实验

4．2．8 不同阳离子不同浓度对吸附量的影响实验

4．2．9 不同温度的吸附等温线实验

4．3 结果与讨论

4．3．3 CP-2扫描电镜图

4．3．4 吸附动力学实验

4，3．5 溶液pH值对吸附量的影响

4．3．6 不同阳离子不同浓度对吸附量的影响

4．3．7 不同温度的吸附等温线

4．3．8 吸附热力学

4．3．9 红外谱图研究吸附机理

4．4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果