依諾沙星(Enoxacin)因其具有生物積累性、生態(tài)毒性、殘留含量低等特點存在于廢水環(huán)境中,對生態(tài)環(huán)境以及人類健康造成了潛在威脅。因此,建立一種快捷、簡便、低能耗和高選擇性的依諾沙星分離技術具有十分重要的研究價值。分子印跡技術(MIT)是一種可以將目標物從復雜體系中進行選擇性分離的方法,由于可以實現(xiàn)在合成聚合物的同時,形成選擇性識別位點而被廣泛應用于化工分離過程中。分子印跡膜(MIMs)是耦合MIT與膜分離技術(MST)兩大優(yōu)點的新型材料,兼具能耗低、易操作、易回收、滲透性好、選擇性高等優(yōu)勢,達到了對特定分子選擇性分離和識別的目的。然而,將MIMs應用在復雜環(huán)境樣品的同時,也容易造成膜孔堵塞、滲透通量低、循環(huán)使用性差、穩(wěn)定性低等問題,從而導致MIMs的使用壽命大大縮短。因此,提高膜材料的多項性能從而達到多樣性要求已成為MIMs持續(xù)發(fā)展的突破點之一。本論文結合MIT、MST、仿生多巴胺自聚-復合改性技術以及納米復合改性技術,以依諾沙星為目標物,通過不同方法及分析測試手段成功制備了依諾沙星印跡復合膜,達到對依諾沙星分子的選擇性分離目的,在保留傳統(tǒng)MIMs高選擇性優(yōu)點的同時,對其親水性、穩(wěn)定性、抗污性以及再生性等性能進行深入研究,制備了理想的功能型依諾沙星印跡復合膜。本論文的具體研究內(nèi)容如下:1、碳納米管負載PVDF基分子印跡復合膜的制備及其選擇性分離性能研究將多壁碳納米管(MCNTs)為載體,依諾沙星為模板分子,結合聚多巴胺(pDA)生物粘附技術、自由基聚合技術以及溶膠-凝膠印跡聚合技術成功制備碳納米管負載PVDF基分子印跡復合膜(EINCMs),用于選擇性分離混合溶液中的依諾沙星。通過表征測試對其合成產(chǎn)物進行表征,并進行吸附、滲透實驗研究EINCMs選擇性分離依諾沙星的性能。結果表明,相比于非印跡納米復合膜(NINCMs),EINCMs的吸附能力達到31.56 mg g~(-1),印跡因子達到了4.44,對模擬廢水中的依諾沙星具有良好的特異性吸附效果,并具有高穩(wěn)定性和選擇性分離能力。2、環(huán)糊精誘導PVDF基分子印跡復合膜的制備及其選擇性分離性能研究通過化學接枝方法將具有親水外殼的環(huán)狀低聚糖分子-環(huán)糊精接枝到PVDF膜表面,選取依諾沙星為模板分子,結合表面印跡聚合方法成功制備環(huán)糊精誘導PVDF基分子印跡復合膜(EIPCMs)。該方法在復合膜表面進行印跡聚合過程,有效減少印跡位點的包埋,提高了印跡位點的利用率。并通過各項表征對其表面形貌和化學組成進行系統(tǒng)性表征,吸附、滲透實驗結果表明,EIPCMs的飽和吸附量為非印跡膜(NIPCMs)的三倍之多,印跡因子β值達到3.15,選擇性滲透因子γ達到5.16。所制備的分子印跡復合膜大大提高了印跡效率,對依諾沙星分子具有良好的選擇性分離性能。3、碳納米球改性PVDF基分子印跡復合膜的制備及其選擇性分離性能研究通過一鍋法將碳納米球(CNS)原位生長在膜表面,采用pDA作為親水涂層和二級反應平臺,通過印跡聚合方法成功合成碳納米球改性PVDF基分子印跡復合膜(CBMIMs),用于特異性吸附和選擇性分離依諾沙星分子。采用SEM、TEM和XPS等表征對其形貌結構和表面成鍵方式等特性進行表征,對合成產(chǎn)物進行探究。并結合系列性能測試表明CBMIMs的平衡吸附量和印跡因子分別達到32.26mg g~(-1)和3.15。所制備的CBMIMs不僅具有高親水性、高抗污性,并且對依諾沙星分子也呈現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性識別和分離效果,對其分離的應用起到了推動作用。4、有機-無機雜化納米粒子改性PVDF基分子印跡復合膜的制備及其選擇性分離性能研究將兼具表面親水性和機械穩(wěn)定性的二氧化硅(SiO_2)納米粒子與高親水性和生物相容性的低分子量有機分子進行接枝,并與PVDF粉末進行共混制膜,有效改善無機納米粒子與聚合物結構的不相容性,并通過冰凍方法成功合成有機-無機雜化納米粒子改性PVDF基分子印跡復合膜(SPEIMs)。通過各項表征得到具有特殊管狀多孔結構,大大增大其比表面積以及高通量的SPEIMs。同時,性能測試結果表明,SPEIMs的平衡吸附量為55.94 mg,g~(-1),約為非印跡膜(SPNIMs)的五倍之多,經(jīng)過6次循環(huán)實驗后,其再生性仍為初始吸附量的90.31%,對依諾沙星分子的選擇性分離具有廣泛應用前景。
【學位單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：O631.3;X703;TQ051.893
【部分圖文】：

1.2 膜分離技術的簡介1.2.1 膜分離技術的原理膜分離技術是通過一張具有選擇性的特殊薄膜實現(xiàn)對混合物的分離、富集、提純的一種新技術，其分離是在常溫下，通過半透膜兩側(cè)的濃度差或電勢差作為推動力，根據(jù)物質(zhì)的物理化學性質(zhì)的不同進行篩選、分離的方法[47]。膜分離技術在實際使用過程中具有易操作、能耗低、自動化、無相變等優(yōu)勢，在實際廢水處理方面引起人們強烈興趣。隨著膜分離技術的逐步發(fā)展，這種技術已經(jīng)在染料工業(yè)、石油化工、造紙工業(yè)、食品工業(yè)、制藥工業(yè)等廢水處理方面得到人們廣泛的青睞[48,49]。相比于傳統(tǒng)的分離方法，膜分離技術通常在常溫下進行，大多數(shù)無需添加化學劑或加熱過程，因此對生物活性物質(zhì)或熱敏物質(zhì)的分離較為適用，在工業(yè)污水的凈化處理中表現(xiàn)出高效的分離性能，能夠?qū)嶋H廢水中的抗生素類分子進行有效分離[50]。膜分離技術的基本原理如圖 1.1 所示。

圖 1.2 分子印跡技術基本原理Fig. 1.2 The basic principle of molecular imprinting technique.2 分子印跡材料的制備方法迄今為止，MIPs 的制備方法主要取決于模板分子與功能單體分子間作用備方法主要分為以下幾種：（1）本體聚合法：本體聚合法是最早使用且最為常用的聚合方法之一[將模板分子和功能單體均勻的溶解在溶劑中，通過加入相應的交聯(lián)劑和行印跡聚合反應，最后將得到的印跡聚合物進行干燥、研磨等操作后利將目標物進行洗脫。Guo 等人[61]通過本體聚合的方法制備了 2-甲基-5印跡聚合物，應用于固相萃取其硝基咪唑類分子。Ji 等人[62]通過本體聚備了一種可以固相萃取環(huán)烯醚萜苷的分子印跡聚合物，該材料具有良好可消除類似物的干擾。雖然該方法操作簡單、實驗要求不高，但是形Ps 粒徑分布不均勻，目標物洗脫困難，并且印跡位點會在研磨、洗脫過

多功能分子印跡復合膜的制備及其對依諾沙星的選擇性分離行為和機理研究1.4 分子印跡膜1.4.1 分子印跡膜技術概況及發(fā)展分子印跡膜技術（MIMs）是兼 MIT 和 MST 的雙重優(yōu)點為一體的新型材料，MIMs 相比于傳統(tǒng)膜材料具有更為優(yōu)異的選擇性識別特性，同時還解決了傳統(tǒng)MIPs 難回收、重復使用率低等不足[86-91]。因此，MIMs 具有易回收、可連續(xù)操作、選擇性識別和分離能力強、成本低廉、可適用于復雜環(huán)境條件等優(yōu)勢在化工、環(huán)境、醫(yī)學等領域不僅實現(xiàn)了綠色化學，并且也創(chuàng)造了更為突出的研究價值和生產(chǎn)經(jīng)濟效益[92]。圖 1.3 為傳統(tǒng)膜材料和 MIMs 材料在分離混合物時的不同分離過程示意圖[93]。
【參考文獻】

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本文編號：2880562