新型复合功能树脂富集-催化深度净化水体中酞酸酯类环境激素的研究

由于缺乏简洁、高效的深度净化技术，许多水体环境中酞酸酯类污染物的浓度远高于安全控制标准浓度，如何实现水体中酞酸酯的深度净化和安全控制成为水质安全保障领域的一个重要研究课题。本项目针对现有催化水解法深度净化酞酸酯时存在的催化剂活性不高、回收困难和水解产物难以分离去除等问题，拟研制含丰富微孔和强碱性功能基（季胺基）的新型复合功能树脂，系统研究新型复合功能树脂对酞酸酯类污染物的深度净化性能，分析其对酞酸酯富集、增强水解、水解产物强化吸附三重功能联合作用机理，揭示树脂理化结构与其深度净化目标污染物性能的构效机制，开发富集－催化深度净化酞酸酯类污染水体的新工艺，从而为水体中酞酸酯类环境激素的安全控制及同类环境催化功能材料的开发提供理论基础和技术示范。

由于缺乏简洁、高效的深度净化技术，许多水体环境中酞酸酯类污染物的浓度远高于安全控制标准浓度，如何实现水体中酞酸酯的深度净化和安全控制成为水质安全保障领域的一个重要研究课题。本项目针对现有催化水解法深度净化酞酸酯时存在的催化剂活性不高、回收困难和水解产物难以分离去除等问题，研制出了一系列含丰富中孔和强碱性功能基（季胺基）的新型复合功能树脂，系统研究了新型复合功能树脂对酞酸酯类污染物的深度净化性能，分析了其对酞酸酯富集、增强水解、水解产物强化吸附三重功能联合作用机理，揭示了树脂理化结构与其深度净化目标污染物性能的构效机制，开发了一种富集－催化深度净化酞酸酯类污染水体的新工艺。研究结果表明，合成的复合功能树脂是具有一定微孔和中孔结构，并具有一定强碱功能基含量的新型复合功能树脂。其中中孔孔容范围为0.256-0.465 cm3/g，微孔孔容范围为0.0466-0.098 cm3/g，强碱功能基含量为1.28-1.57 mmol/g。该类新型复合功能树脂对邻苯二甲酸二甲酯（DMP）具有较高的吸附容量，最大吸附量可以达到236.10 mg/g；较高的去除速率，在吸附开始的300min内即可达到吸附平衡；较强的深度净化性能，柱吸附出水的前1500BV，DMP的平均浓度可以达到0.0165 mg/g；同时具有较好的脱附再生性能，脱附率可以达到100%。去除机理研究表明，复合功能树脂对DMP的去除机理包括物理吸附和化学吸附，其中物理吸附作用主要包括疏水作用，微孔填充，Л-Л作用等；化学吸附作用是DMP在树脂相OH-的作用下水解为MMP和PA，水解产物再通过羧基与季铵基之间的离子交换作用吸附于树脂功能基上。构效机制研究表明，在两种吸附作用中，化学吸附占主导作用，去除百分比可以达到55%以上；物理吸附作用稍弱，去除百分比低于45%。在去除量较低，温度较高时，化学吸附作用较强；在吸附量逐渐增大，温度较低时，由于树脂上携带的-OH基团的量有限，水解DMP的能力逐渐消失，物理吸附作用逐渐增强。该研究成果为水体中酞酸酯类环境激素的安全控制及同类环境催化功能材料的开发提供了理论基础和技术示范。项目研究取得了丰硕的成果：发表期刊论文共9篇，其中SCI收录6篇，EI收录1篇论文；申报发明专利32项，授权5项。参加国际学术会议1次，作分会报告1次。