1,3-二甲基氨基苯桥联β-环糊精的制备及其对苯酚的吸附性能研究

摘要

工业化生产的发展导致工业废水的急剧增加，同时也对生态环境和人类健康产生了相当大的危害。尽管传统的水处理方法能够在一定程度上减轻水污染，然而大多数的方法存在二次污染、昂贵而且复杂的情况。由于物理吸附具有价格便宜且对环境友好的特点，因而被广泛的使用。环糊精作为第二代超分子主体化合物，是当代化学领域的前沿学科，越来越多的学者对其展开了相关的研究。
　　此外，本文对工业废水的处理方法进行了一般的归纳总结，也对β-环糊精及其衍生物进行了相关的综述。研究了不同工艺条件下磺酰化β-环糊精的制备，筛选出了较优的合成条件对其进行纯化处理。桥联环糊精到目前为止还鲜有用于处理废水方面的文献报道，本文就此方面做了一定的研究。通过芳香基团桥联的β-环糊精，引入刚性结构较强的芳香基团，不仅增强了本体的疏水性，而且还扩展了环糊精的疏水空腔的个数，更加有利于β-环糊精对客体分子的包络作用。为了研究环糊精及其衍生物对污水处理的应用，本论文合成了一种桥联环糊精，探索了其对苯酚的选择性吸附以及吸附的影响因素研究。具体的研究内容和结果如下所述：
　　在碱性条件下，以β-环糊精、对甲苯磺酰氯为原料，制备了β-环糊精6位碳羟基对甲苯磺酰酯(6-OTs-β-CD)。再利用此中间体在氮气保护下与1,3-二甲基氨基苯合成桥联1,3-二甲基氨基苯桥联β-环糊精。并用红外光谱仪、1H NMR、SEM和紫外分光光度计等手段进行了表征。考察了在不同时间、pH值、温度以及苯酚初始浓度时此环糊精衍生物吸附苯酚性能的影响。同时对吸附过程中的热力学和动力学进行了线性拟合。结果表明：在pH=7条件下，苯酚初始浓度为50mg/L时，振荡90 min，吸附量能达到6.675 mg/g。吸附等温线符合Langmiur等温吸附模型的单分子层吸附且在不同温度下拟合得到的1/n都小于1，都属于优惠吸附。热力学研究表明此桥联环糊精吸附苯酚符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程，0ΔH<0，进一步验证了该吸附过程是自发进行的放热过程。

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第1章 绪论

1.1研究背景

1.2含酚废水处理方法

1.2.1物理方法

1.2.2 化学方法

1.2.3 生化法

1.3环糊精概况

1.4 β-环糊精衍生物功能材料的分类

1.4.1交联型β-环糊精聚合物

1.4.2修饰后β-环糊精接枝聚合物

1.4.3β-环糊精包合主体分子

1.4.4桥联环糊精聚合物

1.5 β-环糊精对环境污染物的吸附

1.5.1 吸附气相中的污染物

1.5.2 吸附液相中的污染物

1.6 课题的提出及本论文研究的内容

第2章1,3-二甲基氨基苯桥联β-环糊精的合成及性能研究

2.1实验部分

2.1.1仪器及试剂

2.1.2 β-环糊精6位碳羟基对甲苯磺酰酯的制备

2.1.3 1,3-二甲基氨基苯桥联β-环糊精的制备

2.2结果与讨论

2.2.1 1,3-二甲基氨基苯桥联-β-CD的红外表征

2.2.2 1,3-二甲基氨基苯桥联β-CD的形态表征

2.2.4 1,3-二甲基氨基苯桥联β-环糊精 1HNMR数据图

2.3结论

第3章 桥联β-环糊精对苯酚的吸附性能研究

3.1 实验部分

3.1.1 仪器及试剂

3.1.2 分析方法

3.2结果与讨论

3.2.1桥联β-环糊精吸附苯酚效果研究

3.2.2吸附动力学

3.2.3等温吸附线和吸附热力学研究

3.2.4 桥联β-环糊精对苯酚和间苯二酚吸附能力的比较

3.3结论

第4章 总 结

参考文献

作者攻读学位期间的科研成果

基金支持

致谢