含氧化叔胺基团树脂的设计合成及其去除水中有机微污染物的作用机理

In the field of water treatment, it is an emergency and a focus research to design and synthesize adsorbents that are environment recycling, high efficiency and wide applicability. This project is aim to produce rosin-derived adsorbents for removing those typical micropollutants from water (dynes, antibiotics, halogenated acetonitrile and pesticides). Firstly, several rosin monomers will be synthesized by electrophilic substitution reaction of alkylation from a derivative with phenolic hydroxy that is derived from abietic tertary amine by oxidation and decomposition. Secondly, resin contained abietic tertery amine will be abtained by polycondensation. Finally, the adroption resin that contains functional group of tertiary amine oxide will be produce by surface grafting modification from the above resin. The influence factors of the, specific surface areas, pore sizes and functional groups on the adsorption capacities , especialy the tertiary amine oxide. And adsorption thermodynamics will be investigated in the single and mixed pollutant solution. The relationship between adsorption activity and molecular parameters will be established by the interaction and steric effect between these adsorbents and adsorbates. In addition, quantum chemistry calculations and surface analysis techniques will be used to elucidate its adsorption mechanism. This project will contribute a new way to more valuble utilization of rosin which is a natural resource in Guangxiand , and will provide the scientific theoretical basis and technical support for design synthesis and development a new family of efficient and green adsorbents that possess the ability of removing enviromental micropollutants.

在当今越来越重视环境保护的时代，设计和合成对环境友好、效率高、适用性广的吸附剂是水处理领域的研究热点。本项目以去除水中的染料、抗生素和农药等有机微污染物为目标，将松香胺氧化分解得到含酚羟基的衍生物，经亲电取代反应生成松香基的聚合单体，接着进行缩聚得含叔胺官能团的合成树脂，再修饰成含氧化叔胺官能团的吸附树脂。重点研究氮氧基团的作用和氧化叔胺松香树脂的比表面积、孔径分布和表面功能基团等因素对吸附性能的影响，并考察单一及混合体系下的去除效应。将吸附对象的分子结构性质参数关联吸附剂与吸附质之间相互作用力和空间效应并建立松香基吸附树脂与微污染物之间的构-效关系，并结合量化计算和表面分析技术进一步阐明其去除微污染物的作用机制。实施该课题有望得到高效去除有机微污染物的新材料，将为拓展松香这一广西特色资源的高值化利用提供新的途径，并为设计和研发具有高效绿色的去除环境微污染物的吸附剂提供理论基础和技术支持。

为解决水体中有机微污染物治理和控制问题，本项目“含氧化叔胺基团树脂的设计合成及其去除水中有机微污染物的作用机理”（No.21567004）通过设计合成并制备出含氨化松香基的负载型吸附剂或聚合树脂型吸附剂并考察其对水中微污染的去除效率与机制，基本完成了项目研究的预期目标任务；开发了应用于水处理技术的新材料，拓展了广西特色松香资源下游衍生物利用的新领域，创新了地区特色资源与微污染水处理的应用对接，采用了理论模拟与实验结果相关联研究吸附作用机制的技术，为广西特色松香下游新产品开发研究、吸附剂与吸附质的作用机制研究、水处理技术研究建立了科学可行的原理和实验方法，为后续研究奠定了基础。 .所合成产品作为吸附剂去除水中有机微污染物的研究，包括（1）考察了氨化松香基树脂对4-硝基苯酚、4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚、苯酚和4-甲基苯酚等不同酚类的吸附性能，发现对4-硝基苯酚的吸附效果最好，其最大吸附量达到82mg/g（2）氨化松香树脂对水中福诺沙星有吸附去除效果，最大吸附量达到30mg/g；（3）松香基氧化叔胺改性沸石对腐殖酸的吸附，最大吸附量达到126 mg/g。而且，溶液的酸性对吸附效果影响明显，在非质子化和非离子化存在形式下（即pH值适合二者中性分子存在）的吸附效果最好，离子浓度对吸附效果影响有限，相应吸附剂都具体较好的重复使用性能。（4）采用核磁共振、顺磁共振、XPS电子能谱和红外光谱等物理方法表征产品结构及其与吸附剂主要作用方式，并与实际吸附性能和理论模拟参数关联，研究发现制备得到的吸附剂吸附这些有机微污染物时，相互之间的作用机制以氢键为主，同时存在偶极-偶极作用。