一种基于高级氧化体系靶向降解新兴污染物的分子印迹聚合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于高级氧化体系靶向降解新兴污染物的分子印迹聚合物及其制备方法与应用。本发明专利技术通过在制孔剂中加入新兴污染物和丙烯酸，预组装后，在保护气氛下加入MOFs、二乙烯基苯和偶氮二异丁腈，水浴反应；将反应后的混合物离心分离，洗涤，干燥得到分子印迹聚合物。本发明专利技术分子印迹聚合物可持续使用，经过多次利用后吸附活化效果依然很好，是一种环境友好型材料。该方法适用于多种新兴污染物，持久性好，催化时间短，操作方便，并且对污染物具有较高的降解效果，降低了污染物降解成本，在降解新兴污染物方面具有很大的应用前景。在降解新兴污染物方面具有很大的应用前景。在降解新兴污染物方面具有很大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高级氧化体系靶向降解新兴污染物的分子印迹聚合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于水污染控制
，具体涉及一种基于高级氧化体系靶向降解新兴污染物的分子印迹聚合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]新兴污染物是指已存在环境中，但由于浓度低，其存在和潜在危害近期才被发现的污染物。近年来，随着环境分析水平的不断提高，新兴污染物在国内外的城市污水、地表水、饮用水中被频繁检出。新兴污染物化学性质稳定，易生物积累，可造成生物内分泌失衡、致癌致畸、神经中毒和免疫性疾病等，对人体健康和生态系统存在着巨大威胁，是水环境的重要隐患。
[0003]高级氧化技术是降解新兴污染物的主要手段，主要包括基于羟基自由基的高级氧化技术(氧化电位1.9
‑
2.7V)和基于硫酸盐自由基的高级氧化技术(氧化电位2.5
‑
3.1V)。由于新兴污染物在水体中浓度低导致高级氧化体系中产生的大量氧化自由基无法充分被利用，污染物降解效率低。用功能化组装的印迹聚合物作为非均相催化剂催化活化高级氧化系统克服了这些缺点，具有污染物选择性识别特性的分子印迹聚合物可通过富集自身表面附近低浓度污染物，促进污染物的氧化降解，提高自由基的利用效率。
[0004]一方面目前大多数分子印迹聚合物只针对于单一的PS高级氧化体系或者芬顿体系；二是目前大多数文献里分子印迹聚合物合成技术只能应用于单一的某种污染物(Selective removal and persulfate catalytic decomposition of diethyl phthalate from contaminated water on modified MIL100 through surface molecular imprinting)。开发具有可持续使用、活性高、催化效果好等优势，成为当今研究者研究的热点。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的是针对低浓度新兴污染物在水体中降解效率低，高级氧化体系中产生的大量氧化自由基无法充分被利用，传统催化剂在活化高级氧化体系中存在活化效率低、受pH值影响大、易造成二次污染、现有活化材料效果不稳定等问题，成功合成具有靶向识别效果的分子印迹聚合物MIP
‑
AA，在常温条件下活化高级氧化体系降解新兴污染物的实验中取得了良好效果。
[0006]本专利技术可针对不同污染物调整合成原料间的配比，合成对目标污染物具有靶向识别效果的分子印迹聚合物MIP
‑
AA，该印迹层包覆在MOFs表面吸附目标污染物，MOFs在常温下催化活化高级氧化体系产生强氧化自由基或非自由基反应活性物质靶向降解废水中新兴污染物，催化剂多次使用后吸附活化效果依然很好，减少了运行成本，且该材料在常温下降解新兴污染物的效果可以达到80％以上，为处理新兴污染物提供了广泛的应用前景。
[0007]本专利技术的目的至少采用如下技术方案实现。
[0008]一种基于高级氧化体系靶向降解新兴污染物的分子印迹聚合物的制备方法，包括如下步骤：
[0009]在制孔剂中加入新兴污染物和丙烯酸(AA)，预组装后，在保护气氛下加入MOFs、二乙烯基苯(DVB)和偶氮二异丁腈(AIBN)，水浴反应；将反应后的混合物离心分离，洗涤，干燥得到分子印迹聚合物。
[0010]优选的，所述新兴污染物与丙烯酸、二乙烯基苯和偶氮二异丁腈的摩尔比为(2
‑
5):(5
‑
10):(10
‑
15):(1
‑
3)；进一步优选的，所述新兴污染物与丙烯酸、二乙烯基苯和偶氮二异丁腈的摩尔比为5:8:12:2；
[0011]优选的，所述MOFs的质量和新兴污染物的摩尔用量比例为0.2
‑
0.6g：1mol；
[0012]优选的，所述制孔剂为乙腈、乙醇、二氯甲烷；
[0013]优选的，所述MOFs的质量和制孔剂的体积比例为0.2～0.6g：40～60ml。
[0014]优选的，所述水浴反应的时间为8～15h，温度为50
‑
80℃；
[0015]优选的，所述保护气氛为氮气；
[0016]优选的，所述预组装的时间为12～15h；
[0017]优选的，所述MOFs为NH2‑
MIL
‑
53(Fe)。
[0018]优选的，所述离心分离是在8000～10000rpm条件下离心10～12min；
[0019]优选的，所述洗涤是用去离子水和甲醇依次洗涤5～8次；
[0020]优选的，所述干燥是在50～80℃真空干燥8～12h。
[0021]上述的制备方法制得的基于高级氧化体系靶向降解新兴污染物的分子印迹聚合物。该材料的分子表面覆盖着相对粗糙的印迹层，显示出核壳结构。
[0022]上述的分子印迹聚合物催化活化氧化剂处理新兴污染物的方法，包括以下步骤：向含有新兴污染物的废水中加入分子印迹聚合物和氧化剂，在常温条件下反应；所述氧化剂为过硫酸盐和H2O2中的一种。
[0023]优选的，所述过硫酸盐包括过硫酸钠Na2S2O8、过硫酸钾K2S2O8和过硫酸铵(NH4)2S2O8。
[0024]优选的，所述反应是在摇床中进行，摇床的转速为50～500rpm；
[0025]优选的，所述含有新兴污染物的废水的pH值为3～10；
[0026]优选的，所述反应的时间为30～150min。进一步优选的，所述反应的时间为120min。
[0027]优选的，所述氧化剂和新兴污染物的摩尔比为10:1～400:1。
[0028]优选的，所述的分子印迹聚合物投加量为0.1～1.0g/L。进一步优选为0.6g/L。
[0029]本专利技术通过分子印迹技术在金属有机骨架材料(MOFs)表面组装分子印迹聚合物，利用其具有高密度靶向分子识别位点以及催化活性强的特点，选择性吸附目标污染物分子，并在常温条件下与高级氧化技术相结合，靶向降解新兴污染物。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0031](1)本专利技术提供的功能化分子印迹聚合物材料在常压下的制备方法，对合成设备要求低，便于工业推广下的宏量合成；
[0032](2)本专利技术的分子印迹聚合物具有高密度靶向分子识别位点以及较强的催化活性，能高效利用其活化高级氧化体系产生的大量氧化自由基，对水体中低浓度的新兴污染
物去除效果好；
[0033](3)本专利技术的分子印迹聚合物能针对各种不同新兴污染物进行功能化组装，对其靶向降解，适用性广泛；
[0034](4)本专利技术分子印迹聚合物可持续利用，环境友好，无二次污染。
[0035](5)本专利技术的方法不需要消耗额外能量，包括超声、光和电，降低了成本；而且工艺流程十分简单，可操作性强，持久性好，催化时间短，具有广阔的实际应用前景。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高级氧化体系靶向降解新兴污染物的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在制孔剂中加入新兴污染物和丙烯酸，预组装后，在保护气氛下加入MOFs、二乙烯基苯和偶氮二异丁腈，水浴反应；将反应后的混合物离心分离，洗涤，干燥得到分子印迹聚合物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述新兴污染物与丙烯酸、二乙烯基苯和偶氮二异丁腈的摩尔比为(2
‑
5):(5
‑
10):(10
‑
15):(1
‑
3)；所述MOFs的质量和新兴污染物的摩尔用量比例为0.2
‑
0.6g：1mol；所述制孔剂为乙腈、乙醇、二氯甲烷；所述MOFs的质量和制孔剂的体积比例为0.2～0.6g：40～60ml。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水浴反应的时间为8～15h，温度为50
‑
80℃；所述保护气氛为氮气；所述预组装的时间为12～15h；所述MOFs为NH2‑
MIL
‑
53(Fe)。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：万金泉，陈华坚，马邕文，王艳，闫志成，谢咏昌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：