化学精准修饰高分子材料在水体低浓度有毒有机污染物治理中的应用研究

The toxic organic pollutants(such as persistent organic pollutants (POPs), antibiotics, synthetic dyes, etc.) are difficult to biodegrade in water and very harmful to human beings and environment even in the low concentration. Till nowadays, it is a great challenge to remove them efficiently from water. Our strategy is to use a kind of polymer materials which surface is precisely modified by functional moieties such as adsorption or degradation of organic pollutants. The materials were prepared by three steps (1) soluble polymers with active sites located at the side chains; (2) these polymers are covered onto the polymer substrates with the similar backbone by hot pressing, imprint or painting. (3) the surface modified polymer materials was further linked through "ester exchange" "cycloaddition" click reaction by functional moieties, which can conduct the adsorption, degradation or deemulsification. These materials are finally applied in waste water treatment systemtically. Based on this, we hope to propose some new theory or methods for disposal of organic pollutants in low concentrations.

以水体中低浓度难降解、难治理有毒有机物（如持久性有机污染物（POPs）、抗生素、合成染料等）治理为研究目标，首先通过可控的自由基、缩合聚合等制备侧链功能化聚合物或在线性聚合物侧链接枝，使其能满足不同亲疏水性、包含活性反应点等。将这些聚合物通过热压、印刷或刮涂的方式与高分子基材（板、膜或纤维）融合，使高分子基材表面实现可控加工并具有可进一步修饰的活性基团。将对污染物有快速捕获、转化或分解功能的活性基团（或纳米簇）以“酯交换”“环加成”等点击反应的方式结合到基材表面，实现材料表面的可控精准修饰。将这类材料应用于低浓度难降解有毒有机废水处理中，系统研究上述材料修饰前后对污染物结合能力、降解程度等的影响，探究其可能的机理；通过机理研究，找出被修饰活性位点与污染物结合的优先性规律，及优化条件，为水中可溶性有毒有机物的去除提供一种理论可行的新方法。在此基础上，提出低浓度污染物治理的新理论、新方法。

本项目以低浓度有毒有机废水为研究对象，以合成精准修饰的高分子及高分子-纳米复合物为处理材料，研究了低浓度污染物的检测、吸附及去除（光降解）技术。项目主要完成三部分内容：（1）利用点击反应（如硫氟交换），可控聚合等多种聚合方法，实现单体、合成高分子及实现天然高分子的精准修饰，使污染物吸附性能（选择性，吸附容量，催化效率等）、检测性能（荧光检测）得到较显著的提高；（2）设计多种多孔聚合物及多元半导体光催化剂与高分子材料复合，用于水中低浓度污染物如抗生素，双酚A及苯酚等的吸附与降解；（3）系统研究了上述材料的污染物去除性能：如吸附性能、光降解性能及检测性能等。取得如下进展：1）制备了一类侧链型AIE功能高分子，实验结果表明，这类聚合物对水中硝基苯的检测限低至0.2ppm，实现了精准检测；2）制备含杯芳烃的多孔聚合物，实现罗丹明高效快速吸附，为现有多孔聚合物报道最高，实现精准富集；3）设计的C3N4-PDI-MOF的异质结光催化剂可以应用于可见光高效降解双酚A和苯酚等污染物，实现精准降解。研究论文发表在Applied Catalyst B: Environmental（2019，250,152-160），他引超过100次，为高被引论文。.项目执行期间：共计发表SCI论文19篇，其中高被引论文1篇；申请发明专利7项，授权5项，其中1项为美国专利。项目期间指导研究生15名，项目成员已取得博士学位2人，硕士学位6人。