球形氨基功能化共价有机骨架化合物的制备及对全氟化合物的吸附性能考察

全氟化合物(PFCs)是一类环境持久性污染物,对生态系统和人类健康造成了极大威胁。一般环境水体中PFCs含量很低,高性能萃取材料的制备和应用一直是近年来的研究热点。为了有效富集水中的PFCs,本研究通过“两步法”制备出氨基功能化的球形共价有机骨架(COF)材料。首先利用1,4-二醛基-2,5-二乙烯基苯及1,3,5-三(4-氨苯基)苯为构筑基元,通过调控反应条件在室温下合成出粒径均匀的球形乙烯基COF(Vinyl COF)材料;然后以4-氨基苯硫酚为氨基功能化单体,通过巯基-烯基点击反应引入功能化侧基,合成出硫醚桥连芳香胺功能化球形COF材料(COF-NH_(2))。该材料具有丰富的氨基,能够与PFCs碳链上的氟基以及羧基发生多重氢键和静电作用,因此可以有效吸附PFCs。本论文探究了COF-NH_(2)的吸附动力学、等温吸附模型、再生性能以及不同酸度条件下的吸附性能。COF-NH_(2)微球直径约500 nm,具有较好的热稳定性,可以在较宽的pH范围内有效吸附PFCs;重复再生5次后,吸附效果几乎无影响。该材料在实际环境水体中具有良好的吸附效能,对自来水和珠江水样中5种PFCs(全氟丁酸、全氟戊酸、全氟己酸、全氟辛酸及全氟壬酸)的萃取效率为91.76%~98.59%。该球形COF材料尺寸均匀,热稳定性好,具有较好的吸附性能而且容易再生,可望用作固相萃取填料或者液相色谱柱固定相用于PFCs的高效富集分离和检测,具有较好的应用前景。

离子印迹共价有机骨架材料对放射性锝的替代物——铼的吸附及应用

该文以高铼酸盐作为高锝酸盐的非放射性结构替代物,结合离子印迹技术的特异性、共价有机骨架(COF)材料的多孔性和酸/热稳定性,通过自由基聚合和季胺化反应,制备出表面离子印迹共价有机骨架(IICOF)材料,并将其应用于实际环境样品中高铼酸根离子的高效捕获。首先利用1,4-二醛基-2,5-二乙烯基苯与1,3,5-三(4-氨苯基)苯为构筑基元,通过微波辅助合成出乙烯基功能化的COF-V。然后以N-乙烯基咪唑和4-氯甲基苯乙烯作为功能单体产生带正电的结合位点,通过与模板离子(高铼酸根)的静电作用以及自由基聚合反应在COF-V表面制备出IICOF。考察了吸附剂用量、吸附时间、pH值、温度、初始浓度、共存离子等对IICOF吸附性能的影响。IICOF在<2 min即可达到吸附平衡状态,吸附热力学研究表明其对高铼酸根离子的吸附是一个放热的自发过程,在动力学上遵循准二级模型。在298.15 K时,最大吸附容量为416.67 mg/g。与非印迹复合材料相比,IICOF表现出更高的选择性、更快的动力学和更大的吸附容量。在珠江水以及尾矿渗滤液的加标吸附实验中,吸附效率分别在87%及98%以上,证实了IICOF能够在现实环境中有效去除高铼酸根离子。该技术为环境中高锝酸根的有效吸附、分离提取以及资源回收提供了一条新途径。