四川大学赵长生教授和赵伟锋副研究员团队：沉淀液滴原位交联聚合制备对阳离子毒素具备超高吸附量的功能凝胶微球

点击上方“蓝字” 一键订阅

水体污染对人类健康的威胁是一个全球性的问题，移除污水中的有害污染物是维持环境平衡的关键。由于大量废水来自诸如纺织、造纸、印刷、采矿、食品技术、石化、农业工艺等行业，而未经处理的废水中含有各种污染物，包括有机染料、重金属离子、添加剂、污染的油、农药、化肥和其他无机有机污染物。带电表面是大多数污染物的共同特征。例如，亚甲基蓝（MB）作为典型的阳离子染料，会引起高血压，精神错乱，恶心和腹痛等。因此，迫切需要在污水排放前，清除其中的阳离子毒素。吸附法由于成本低、设计和操作简单、无有害副产物、而被认为是最有效的方法。

近年来，研究者们已经开发了各种用于制备吸收剂的方法以移除阳离子毒素。例如，乳液聚合、悬浮聚合、沉淀聚合以及对基质（活性炭、壳聚糖、纤维素和海藻酸钠）的改性。然而，这些方法在制备过程中都使用了多种有害的有机溶剂和添加剂，并且耗能的吸附剂纯化过程是不可避免的。同时，纯化过程还会产生新的废水，这是一个棘手的矛盾。此外，这些方法的生产过程也相对复杂且耗时，通常需要经历几个准备步骤。对于吸附剂而言，除了使制备过程绿色环保、简化反应和成型过程外，增加其吸附量也至关重要。为了增加对阳离子染料（如亚甲基蓝（ MB ））的吸附量，许多研究致力于增加吸附剂中的官能团。

为此，四川大学赵长生教授团队旨在提出一种先进的绿色简便方法，制备对阳离子毒素具备超高吸附量的功能凝胶微球。AA和AMPS用于通过沉淀液滴原位交联聚合制备 P（AA-co-AMPS）凝胶微球。相关论文近日被Separation and Purification Technology接收，题为Precipitated droplets in-situ cross-linking polymerization towards hydrogel beads for ultrahigh removal of positively charged toxins。赵长生教授和赵伟锋副研究员同为本文通讯作者，硕士研究生尹家瑞为本文第一作者。

制备方法

制备方法极为简单：首先制备均匀的水相反应液（单体、引发剂、交联剂和水）。随后，将水相反应液依次滴入热玉米油中。液滴在热玉米油中沉降，玉米油由外部 90 °C 的循环水加热。凝胶微球的聚合在极短时间内完成。

数据分析

各种凝胶微球在溶胀和干燥状态下的光学图像，质量溶胀率（Rm）和体积溶胀率（Rv）如图所示，微球均为无色透明的，溶胀率随着AMPS质量比的增大而增大。

所有凝胶微球均具有较高的离子交换容量（IEC值），选择性吸附阳离子染料MB，而对阴离子染料MO几乎无吸附作用。将3颗微球放入20mL 1000 μmol/L MB溶液进行动力学吸附，效果最佳的P 1-4组对MB的吸附量高达2827.78 mg/g。

此外，P 1-4微球对重金属离子同样具有吸附效果，对Pb²⁺和Fe³⁺和Cr ³⁺的吸附量高达6393. 44和3524.59 mg/g。在MB和Pb²⁺混合溶液中，P 1-4倾向于优先吸附Pb²⁺。

P（AA-co-AMPS）凝胶微球具有优良的耐酸碱性和重复使用性。在pH=0-14的水溶液中，所有微球均能维持稳定的球状形貌。酸性环境促使微球收缩及吸附量降低，碱性环境促进微球溶胀及吸附量上升。

总之，他们通过完全绿色、简单而快速的方法，成功合成了不同单体比的功能凝胶微球。粒径均匀的凝胶微球可以在40 s内大规模制备，这种高效方法在制备更多类型的凝胶微球方面具有潜在的应用前景。其中P 1-4（单体质量比AA：AMPS=1：4的一组）对阳离子毒素表现出最佳的吸附能力，对MB染料的饱和吸附量高达4463.3 mg / g，因为它同时具有超高的吸附能力和相对较高的吸附速率，微球对MB的吸附过程符合准一阶模型、粒子内扩散模型以及Langmuir模型。P 1-4具有易于制备、超高吸附容量、高吸附速率、良好的可回收性的优点，是去除阳离子毒素的有效吸附剂。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116497

来源：CS课题组

相关进展

四川大学赵长生教授、赵伟锋副研究员团队：离子液体聚合物改性棉布的制备及其双向油水分离性能研究

免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：[e-mail]

诚邀投稿

欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。

欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。

申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。

点

这里“阅读原文”，查看更多