摘要
多羟基高分子化合物包括天然提取和人工合成两种方法。大部分多羟基高分子化合物溶解性能较差，如聚乙烯醇、纤维素、淀粉等。部分虽能溶解，但速度慢，特别是纤维素的溶解问题一直是热点难点。随着科学技术的进步和各国对可再生新材料需求的日益提高，使得淀粉、纤维素等天然多羟基高分子化合物资源成为最好的原料。因此，对聚乙烯醇、纤维素、淀粉等多羟基高分子化合物进行改性，改善它们的水溶性以提高其附加值，已成为当前人们的共识。现有的溶解技术又存在环境污染严重、能耗高及生产成本高等缺点，故对其的改性一直是各国的研究热点。植酸是含多磷酸基团的化合物，在磷酸化过程中，由于聚乙烯醇、淀粉和纤维素的侧链都含有羟基官能团，能和植酸中的磷酸基团发生酯化反应。通过改性改变了聚合物的分子结构以及分子内和分子间的相互作用，进而改变了聚合物的溶解性。 光催化氧化技术具有反应条件温和、反应速度快、氧化具有非选择性、能使有机物完全矿化成CO2和H2O等多项优点，因此，光催化氧化技术在废水处理领域得到广泛应用。在改性催化剂中，由于Ag3PO4具有带隙小、光催化活性高和量子产率高等优点而受到欢迎。但由于其光腐蚀问题导致的稳定性差及成本较高等缺陷，限制了其进一步应用。 基于以上两点，主要工作内容如下：以植酸改性多羟基聚合物，提高其溶解性能，并利用已合成的PPVA制备它的银盐（PPVA-Ag），将其用于光氧化降解染料废水的研究。主要研究工作及结论如下： （1）探索实验的合成路线，利用植酸对PVA进行改性。用31P-NMR、FT-IR、TG对聚合物分子结构进行表征，确定产物中有磷酸酯基团，表明成功合成了聚乙烯醇植酸酯（PPVA）；SEM及TEM表征聚合物形貌结构，结果表明聚合物是多孔球形材料。通过单因素实验探索不同反应条件对酯化反应的影响，根据其结果设计正交实验，获得合成聚合物最高酯化度的较佳水平组合，结果如下：PVA 0.8g，植酸用量14mL，尿素用量5g，双氰胺用量2g，反应时间2h，反应温度110℃，得到产物最高酯化度为85.56%。对正交实验的结果进行极差和直观分析，得出各个因素对反应产物酯化度影响主次为：温度＞双氰胺用量＞尿素用量＞植酸用量，偏差分析所得结果与直观分析一致。 （2）采用沉淀法成功制备了PPVA-Ag光催化剂。用FT-IR、SEM、TEM对样品的分子结构和形貌结构进行表征，得出聚合物含磷酸酯基团，是多孔球形材料；用UV-vis DRS对催化剂的光学性质进行表征，结果表明催化剂主要吸收波段为紫外光区，但在可见光区也有一定的吸收；将其用于光降解罗丹明B模拟废水。实验结果表明：在模拟可见光下，PPVA-Ag光催化剂21min内可以完全降解50mg/L的罗丹明B，且TOC去除率达66.05%。自由基捕获实验表明OH自由基是光催化降解罗丹明B的主要活性物种，并探讨了可能的光催化机理。此外，PPVA-Ag光催化剂稳定性高，循环使用4次后，光降解性能仍然保持在90%以上。 （3）利用合成聚乙烯醇植酸酯的较佳水平组合制备淀粉植酸酯、纤维素植酸酯；通过FT-IR、31P-NMR、TG对聚合物分子结构和热稳定性进行表征，结果表明聚合物中都含有磷酸酯基团，说明成功合成了目标产物。对产物的酯化度及溶解度进行分析，结果表明：淀粉植酸酯的酯化度79.42%，溶解度为18.3g；纤维素植酸酯的酯化度73.57%，溶解度为16.8g。
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