改性温敏水凝胶的制备及用于吸附疏水性有机污染物的研究

基本信息
批准号:21276231
项目类别:面上项目
资助金额:83.00
负责人:张兴旺
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:林君,刘鼎,姚敏,徐丹,王千里
关键词:
吸附环糊精疏水性有机物水凝胶
结项摘要

Hydrophobic organic compounds(HOCs)extensively exist in wastewater, and their biology accumulation effect can make permanent harm to the human's health and ecological environment, and also the common wastewater treatment methods can not efficiently remove them. Adsorption is a useful technology which removes HOCs but the adsorption speed is very low and the adsorbent is difficult to regenerate. Hydrogel is an adsorbent with a high adsorption speed and easy regenerate. Cyclodextrin can form inclusion complexes with HOCs. Considering the characteristics of these two materials, we intend to develop temperature sensitive hydrogel modified with cyclodextrin by inducing cyclodextrin into the bone of PNIPAAm hydrogel, i.e. β-CD/PNIPAAm, which is applied to the adsorption of HOCs. By changing the composition of β-CD/PNIPAAm, we control the swelling characteristics of the temperature sensitive hydrogel; Combining the kinetic and thermodynamic laws of adsorption/desorption of HOCs with β-CD/PNIPAAm, we will obtain the hydrogel which can rapidly adsorb HOCs and easy regenerate. Using the spectrum analysis experiment and molecular simulation method, we will reveal the mechanism of adsorption/desorption of HCOs by β-CD/PNIPAAm, and the results can provide theoretical guidance for the adsorption of HOCs with β-CD/PNIPAAm.

疏水性有机物(HOCs)广泛存在于废水中,其生物累计效应可对人类健康和生态环境造成永久性危害,而且常规的水处理技术难以对其有效去除。吸附法可以实现HOCs的高效去除但是存在吸附速率慢和吸附剂再生困难的问题。水凝胶吸附剂具有吸附速率快和再生容易的特点,而环糊精(CD)具有与HOCs形成包合物的特性。基于两种材料的特点,本研究提出制备环糊精修饰温敏水凝胶并应用于HOCs的吸附,将β-CD引入N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)温敏水凝胶骨架,得到β-CD/PNIPAAm。通过改变β-CD/PNIPAAm的组成,实现温敏水凝胶溶胀行为的调控,结合β-CD/PNIPAAm对HOCs吸附/脱附动力学和热力学行为的规律,获得对HOCs吸附速率快且再生容易的温敏水凝胶;借助光谱分析和分子模拟手段,揭示β-CD/PNIPAAm吸附/脱附HOCs的机理,为β-CD/PNIPAAm吸附HOCs提供理论指导。

项目摘要

疏水性有机物(HOCs)广泛存在于废水中,而常规的水处理技术难以对其有效去除。吸附法可以实现HOCs 的高效去除但是存在吸附速率慢和吸附剂再生困难的问题。水凝胶吸附剂具有吸附速率快和再生容易的特点,但是其极强的亲水性使其难以对疏水性有机物进行去除。针对上述问题,我们合成了一系列具有疏水表面的温敏水凝胶,研究了其表面特性和溶胀动力学;疏水改性温敏水凝胶可以实现对五氯苯酚等典型疏水有机物的有效吸附,系统研究了其吸附过程;探明了改性温敏水凝胶对疏水性有机物吸附的动力学和热力学行为,并探明了吸附机理,证明疏水分配作用与表面非线性分配共同作用的结果,疏水性表面在整个过程中发挥着极其重要的作用;研究了疏水改性温敏水凝胶对疏水有机物的选择吸附特性,发现改性温敏水凝胶可以实现五氯酚在多种共存污染物体系中的选择性吸附;研究了疏水改性温敏水凝胶对污染物的吸附/脱附过程,证明疏水温敏水凝胶可以实现有效的再生。上述研究成果对于疏水性有机物的去除提供了新的材料和思路,而且对于炭材料等吸附剂的制备和改性以及材料表面性质调控具有重要的借鉴意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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