微波无极紫外灯下新型水处理材料固载化瓜环的合成过程研究

瓜环作为更易合成的新一代主体化合物，通过与客体分子形成主－客体包结配合物，使其在环境污染控制等领域有着广泛的应用前景。由于废水中的酸和阳离子增大了瓜环的溶解度，使其作为吸附剂单独处理废水的效率不高，因而，能否高效、廉价、简便地将瓜环键合到某载体上，是瓜环应用于废水处理过程中所面临的"瓶颈"问题。因此，本项目将以纤维素为载体，研究在微波无极灯下瓜环的固载化过程。利用红外光谱法研究不同条件下（溶剂与光敏剂性质、光强、无极灯类型、微波能量）瓜环固载化的反应动力学，鉴定其中间产物和最终产物，结合FTIR、SEM、NMR等技术手段研究反应物反应前后的微观结构变化，并结合量子化学参数的计算，探讨微波无极灯下瓜环固载的过程及反应机理。此外，研究固载化瓜环对代表性有机染料废水和重金属污染废水的处理效果，探讨固载化瓜环在废水处理中的应用前景，为瓜环应用于环境治理提供理论和技术依据。

本项目中瓜环固载的载体分别选用巯基硅胶和1,2-乙二硫醇，分别得到瓜环固载化硅胶（ACB[6]-SG)和固载化瓜环聚合物（ACB[6]-ET）。通过对微波无极灯条件下瓜环固载化过程的研究发现，微波无极灯下瓜环固载化时间较短，35min就可以达到平衡。瓜环固载化反应能很好的符合一级动力学方程。当瓜环和巯基量(n)比值小于0.211时，反应可不添加光敏剂。通过对固载化瓜环ACB[6]-ET吸附亚甲基蓝的研究发现，ACB[6]-ET对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级吸附动力学方程，颗粒内扩散过程是影响吸附速率的主要控制步骤；其吸附等温线可以用Langmuir方程进行描述，ACB[6]-ET易吸附亚甲基蓝，且吸附属于化学吸附。ACB[6]-ET对磺胺甲氧嘧啶吸附最佳吸附pH值在3-4之间。通过对固载化瓜环ACB[6]-SG红外光谱表征和对磺胺间甲氧嘧啶（SMM）吸附性能研究发现，SMM在ACB[6]-SG上的吸附基本在2min内即可达到平衡；Henry方程和Freundlich方程均能较好地拟合SMM在ACB[6]-SG和巯基硅胶上的等温吸附曲线，SMM在ACB[6]-SG上的吸附主要是在瓜环中的分配，而SMM在巯基硅胶上的吸附则主要是多分子层的表面吸附作用；SMM在固载化瓜环上的平衡吸附量远大于在巯基硅胶上的平衡吸附量；SMM在两者上的吸附过程是一个放热过程，温度越低吸附效果越好。通过本项目的研究，微波无极灯可以作为光聚合反应的光源，快速进行光聚合反应，并且固载化瓜环可以做为潜在的有机污染物吸附剂。