双亲性非织造布中亲水基对水中内分泌干扰物的诱导与捕获作用研究

摘要

通过紫外辐照接枝聚合反应将甲基丙烯酸月桂酯(LMA)接枝到聚丙烯非织造布的表面得到功能性非织造布PP-g-LMA。双亲性的聚丙烯非织造布PP-g-GMA-DA合成是通过紫外接枝反应将甲基丙烯酸所说甘油酯(GMA)接枝到非织造布的表面，然后与正十二胺(DA)进行环氧开环反应。将PP-g-GMA-DA进一步与亚硫酸钠(Na2SO3)进行环氧开环反应，制备了PP-g-GMA-DA-Na2SO3。采用傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)和水接触角(CA)对样品进行表征。PP-g-LMA、PP-g-GMA-DA和PP-g-GMA-DA-Na2SO3非织造布具有不同含量的亲水基团和结构相似的疏水烷基长链，并作为吸附剂用于吸附水体中的内分泌干扰物(Endocrine disrupting chemicals，EDCs)，研究其吸附行为。
　　选用二甲苯和BPA作为分子探针，通过研究三种非织造布的吸附性能，阐明亲水基团在吸附过程中的作用。结果表明在二甲苯的吸附过程中，亲水基团不能与二甲苯形成氢键作用，不能直接参与二甲苯的吸附。亲水基团能够与水分子形成氢键作用，诱使水分子携带二甲苯靠近非织造布表面，减小传质距离和加快膜扩散过程，同时水体中的二甲苯易于与吸附剂表面的吸附位点发生有效碰撞，提高二甲苯的吸附速率和最大吸附量，亲水基团在二甲苯的吸附过程中起诱导作用。对于BPA，亲水基团能够与BPA分子形成氢键作用，氢键和疏水作用力同时参与BPA的吸附，因此亲水基团在BPA的吸附中主要起捕获作用。吸附动力学和吸附等温研究表明PP-g-LMA、PP-g-GMA-DA和PP-g-GMA-DA-Na2SO3对二甲苯和BPA的吸附符合拟二级动力学和Langmuir模型。吸附热力学表明对二甲苯和BPA的吸附是一种自发、放热的过程。

目录

声明

学位论文的创新点

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 内分泌干扰物的来源

1．1．2 内分泌干扰物的危害

1．2 环境内分泌干扰物检测方法

1．3 环境中内分泌干扰物的去除方法

1．3．1 生物降解法

1．3．2 光催化降解法

1．3．3 电化学氧化法

1．3．4 臭氧氧化法

1．3．5 高级氧化法

1．3．6 膜分离法

1．3．7 吸附法

1．4 吸附剂表面理化性质对吸附的影响

1．5 聚丙烯非织造布概述及其表面改性技术

1．5．2 非织造布表面改性技术

1．6 本课题的提出及其主要研究内容

第二章 实验部分

2．1 引言

2．2 实验材料

2．2．1 主要仪器和设备

2．2．2 主要化学试剂和药品

2．2．3 目标污染物的主要物理化学参数

2．3 实验方法

2．3．1 傅里叶转换红外光谱分析

2．3．2 表面形貌分析

2．3．4 改性前后非织造布亲疏水性测试

2．4 目标污染物的检测方法

2．5 吸附实验

2．5．1 吸附BPA实验

2．5．2 吸附二甲苯实验

2．5．3 浓度对于吸附的影响

2．5．4 温度对于吸附的影响

2．6 实验数据的处理

2．6．1 吸附动力学

2．6．2 吸附等温线模型

2．6．3 吸附热力学

第三章 聚丙烯基非织造布吸附材料的制备与表征

3．1 引言

3．2 功能性非织造布的制备

3．2．1 甲基丙烯月桂酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯单体的引入

3．2．2 环氧基团开环反应

3．2．3 环氧基团二次开环反应

3．3 改性前后非织造布的表征

3．3．1 红外谱图分析

3．3．2 表面形貌和SEM-EDX分析

3．3．3 X射线光电子能谱(XPS)分析

3．3．4 改性后非织造布表面亲疏水基团摩尔比

3．3．5 纯水接触角测试

3．5 小结

第四章 非织造布的结构与吸附性能研究

4．2 吸附性实验

4．2．1 吸附二甲苯和BPA

4．2．2 吸附动力学

4．2．3 吸附等温线

4．2．4 吸附热力学

4．3 吸附机理

4．4 本章小结

第五章 全文结论

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢