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糖基化亲和膜的制备及其除硼性能研究

作　者: 狄玲
导　师: 吴健
学　校: 浙江大学
专　业: 有机化学
关键词: 聚丙烯微孔膜乳糖亲和膜硼酸分离
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着社会的发展,水资源匮乏正严重影响着全世界的经济发展与生态环境。相关国际机构郑重指出“水将成为世界最严重的资源问题”、“供水不足将成为一个深刻的社会危机”。硼作为水体中的常见污染物,在海水、苦咸水、工业废水中广泛存在,目前的除硼方法存在操作压强高、通量低的缺点。硼酸与二羟基化合物如糖能进行高亲和性且可逆的反应,本论文基于硼酸和糖的亲和作用,综合聚丙烯微孔膜良好的物理机械性能和化学稳定性,设计并制备了具有除硼功能的糖基化聚丙烯亲和膜,能在较低的操作压强下有效去除水体中的硼污染物。具体研究内容如下：用紫外光辐射接枝的方法在膜表面接枝甲基丙烯酸-2-氨乙酯盐酸盐(AEMA),在膜表面构建氨基活性接枝层(PAEMA),然后用三乙胺对氨基进行脱保护,EDC/NHS催化乳糖酸和氨基反应,固定糖基。接枝聚合过程可以通过改变单体浓度、紫外辐照时间来进行调控。接枝密度随单体浓度和光照时间的增加而增加。研究表明：温度、反应时间、溶液pH值等影响糖基化效率,最高糖基化效率为70%左右。FT-IR/ATR、XPS、染色法以及SEM对糖基化前后膜表面的化学结构以及形貌变化的表征,验证了糖基化各步的完成。水接触角和水通量实验揭示了糖基化改性接枝层对膜表面浸润和渗透性能的影响。以乳糖糖基化聚丙烯微孔膜为亲和膜,以3-氨基苯硼酸为模型硼酸,进行硼酸分离实验。发现,最佳的吸附pH为9.1,且随着糖基密度的增加,除硼效率提高,其最高硼脱除率为39.64%。吸附硼酸后的糖基化聚丙烯亲和膜能用0.3 M的盐酸再生,重复使用性好。进一步考察了糖基化聚丙烯亲和膜对硼酸的吸附分离,结果表明,往溶液中添加金属镁离子能有效的提高分离效率,最高硼脱除率为66.01%。此外,考察了葡萄糖糖基化聚丙烯亲和膜对硼酸的吸附分离,结果表明,在同一条件下,乳糖糖基化亲和膜的分离效率是葡萄糖的3倍。测定了乳糖酸、葡萄糖-δ-内酯与硼酸的络合比,结果表明乳糖与硼酸的结合能力优于葡萄糖。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-8
目录  8-10
第1章绪论  10-20
  1.1 硼污染概述  10
  1.2 硼分离研究进展  10-15
    1.2.1 物理法除硼  11-12
    1.2.2 化学法除硼  12-15
    1.2.3 联合分离法除硼  15
  1.4 亲和膜分离技术  15-18
    1.4.1 亲和膜构建  16-18
  1.5 课题提出  18-20
第2章实验部分  20-32
  2.1 实验原材料及其预处理  20-21
  2.2 实验仪器设备  21-22
  2.3 聚丙烯微孔膜表面的糖基化方法的建立  22-24
    2.3.1 甲基丙烯酸-2-氨乙酯盐酸盐(AEMA)的合成  22-23
      2.3.1.1 乙醇胺盐酸盐的合成  22
      2.3.1.2 甲基丙烯酸-2-氨乙酯盐酸盐(AEMA)的合成  22-23
    2.3.2 甲基丙烯酸-2-氨乙酯盐酸盐(AEMA)的表征  23
    2.3.3 甲基丙烯酸-2-氨乙酯盐酸盐官能单体法糖基化  23-24
  2.4 糖基化膜表面的结构与部分性能表征  24-27
    2.4.1 FT-IR/ATR分析  24-25
    2.4.2 X-射线光电子能谱分析  25
    2.4.3 PAEMA接枝聚丙烯膜的染色分析  25-26
    2.4.4 扫描电镜观察样品形貌  26
    2.4.5 膜表面水接触角的测定  26
    2.4.6 改性聚丙烯微孔膜纯水通量的测定  26-27
  2.5 糖基化聚丙烯微孔膜的除硼应用研究  27-32
    2.5.1 糖基化聚丙烯微孔膜对3-氨基苯硼酸的动态吸附  27-29
    2.5.2 糖基化聚丙烯膜对硼酸的动态吸附  29-31
    2.5.3 糖基化膜的再生和重复使用  31-32
第3章乳糖糖基化聚丙烯微孔膜的制备  32-48
  3.1 引言  32-33
  3.2 紫外辐照引发AEMA在聚丙烯微孔膜表面的接枝聚合  33-34
    3.2.1 AEMA的合成与表征  33-34
  3.3 紫外辐照引发AEMA在聚丙烯微孔膜表面的接枝聚合  34-39
    3.3.1 紫外光辐照时间对接枝密度的影响  34-35
    3.3.2 单体浓度对接枝密度的影响  35-36
    3.3.3 探索最佳糖基化条件  36-38
    3.3.4 接枝密度对糖基化率的影响  38-39
    3.3.5 接枝密度对糖基密度的影响  39
  3.4 糖基化膜的表征  39-47
    3.4.1 接枝改性膜表面的FT-IR/ATR分析  39-40
    3.4.2 接枝改性膜表面的XPS分析  40-42
    3.4.3 接枝改性膜染色分析  42-43
    3.4.4 接枝改性膜的表面形态  43-44
    3.4.5 膜表面水接触角测量  44-45
    3.4.6 水通量测试  45-47
  3.5 小结  47-48
第4章糖基化聚丙烯微孔膜除硼应用研究  48-60
  4.1 引言  48-49
  4.2 糖基化聚丙烯亲和膜去除3-氨基苯硼酸  49-54
    4.2.1 pH的影响  50-51
    4.2.2 糖基化密度对吸附硼酸能力的影响  51-52
    4.2.3 亲和膜的再生情况  52-54
  4.3 糖基化聚丙烯微孔膜除小分子硼酸  54-55
    4.3.1 Mg~(2+)对除硼效率的影响  54-55
  4.4 葡萄糖糖基化膜除硼  55-56
  4.5 硼酸和葡萄糖、乳糖的络合比的测定  56-58
  4.6 本章小结  58-60
第5章论文总结  60-62
参考文献  62-68
作者简介及硕士期间相关科研成果  68

糖基化亲和膜的制备及其除硼性能研究

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