摘要
环境中残留的有机或无机污染物对人类的身体健康及环境安全存在直接或潜在危险。针对此问题，解决环境污染迫在眉睫。吸附法是解决环境问题的有效方法，其中，吸附剂是关键。从去除污染物考虑，吸附剂的容量是重要因素，从检测分析角度，环境样品通常形态多样、组分复杂、干扰物质多，吸附剂的选择性是影响痕量污染物分析检测的重要因素。因此，制备吸附容量高、选择性强的新型吸附材料对解决环境中的污染问题是至关重要的。理论上，吸附剂的基质和表面功能团密度决定吸附剂的吸附容量，功能团类型决定吸附选择性。本文围绕比表面积大的吸附基质氧化石墨烯和金属有机框架材料作为载体，采用高接枝密度的自由基转移聚合技术，制备高吸附容量和高选择性的新型吸附材料，将其作为吸附材料/固相萃取材料建立了吸附/固相萃取-紫外可见分光光度法检测环境样品中染料的新方法。具体内容如下: 首先，以高比表面积的MOFs为基质，结合具有高接枝密度的表面引发-原子转移自由基聚合(SI-ATRP)技术，合成了具有高吸附容量和选择性的Zr基金属有机框架材料(MOF)——UiO-66-NH2@poly(Nass)，并研究了聚合物刷型MOFs基吸附剂UiO-66-NH2@poly(Nass)对亚甲基蓝(MB)、碱性品红(BF)、中性品红(NR）、苏丹—(SDI)、甲基橙(MO)和酸性铬蓝K(AK)的吸附性能。对吸附等温线和吸附动力学的研究证实了Langmuir吸附等温式和准二级动力学模型适合我们的吸附剂。在BF/MO、MB/MO和MB/AK二元混合染料中，验证了其对碱性染料的优先吸附选择性。通过红外表征吸附后的材料和Zeta电位验证了吸附机理是由于静电作用、氢键和π-π堆积相互协同的结果。此外，在连续循环吸附5个周期后，去除率下降幅度小于15.62％,表明该吸附剂具有优异的稳定性。最后将UiO-66-NH2@poly(Nass)应用于水、鲫鱼和青虾中MB和BF的测定，MB(R2=0.9971)和BF(R2=0.9993)在0.2～30μμg·mL-1和0.5～50μg·mL-1范围内线性关系良好，回收率(MB为87.45％～101.3％，BF为90.34％～98.86％)令人满意，该方法具有良好的实用性。 其次，以聚多巴胺包覆磁性石墨烯(Fe3O4@GO@PDA)为载体，阴离子NASS和阳离子DMC为功能单体，采用SI-ATRP方法在Fe3O4@GO@PDA上接枝poly(NASS-co-DMC)共聚物刷，制备了具备磺酸基和叔氨基双重功能基团的共聚物刷Fe3O4@GO@PDA@poly(NASS-co-DMC)复合材料，并将其用于染料的吸附研究。结果发现:亚甲基蓝(MB)、碱性品红(BF)、酸性品红(AF）、酸性铬蓝K(AK)、罗丹明B(RhB)和刚果红(CR)的吸附容量分别达到了170.3、289.7、330.5、148.7、170.4和230.5mg·g-1，并且吸附行为符合Langmuir吸附等温线和准二级动力学模型。染料优异的吸附归因于多种相互作用力的结果，如静电作用、氢键作用和π-π堆积作用。此外,Fe3O4@GO@PDA@poly(NASS-co-DMC)表现出优异的重复使用性和结构稳定性。更重要的是，通过调节NASS与DMC的比例可以调节Fe3O4@GO@PDA@poly(NAS S-co-DMC)的吸附选择性。将Fe3O4@GO@PDA@poly(NA SS-o-DMC)用于湖水中MB和AF的检测，4∶1、1∶1和1∶4的吸附剂均对MB和AF有较好的回收率。因此双功能型Fe3O4@GO@PDA@poly(NASS-co-DMC)可用于同时处理含阳离子和阴离子染料的复杂废水中。 此外，为了进一步探索固相萃取材料在样品前处理中的应用，以氯甲基苯乙烯小球为基质，采用两步SI-ATRP技术，首先在基质内表面接枝4-乙烯基苯磺酸钠(Nass)与苯乙烯(St)，两个单体的聚合使其可以提供更强的疏水作用和离子交换作用力，随后在外表面接枝功能性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)将材料转化为外表面亲水的聚合物，经酸解得到新型限进吸附材料PCMS/DVB-Poly(St-Nass-b-GMA)。通过单一染料吸附实验研究了材料对有机染料的吸附性能，以考马斯亮蓝法测试了PCMS/DVB-Poly(St-Nass-b-GMA)对牛血清白蛋白的排阻能力。另外在二元混合染料溶液(MB/MO，MB/AF，BF/MO，MB/NR)中测试了材料的选择性。最后将该材料作为固相萃取吸附剂，建立一种高效的自动化固相萃取-紫外可见分光光度法检测实际样中的染料的方法。
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