难降解有机物吸附-光降解树脂材料制备机理及应用研究

批准号:
50978212
项目类别:
面上项目
资助金额:
37.0 万元
负责人:
薛娟琴
依托单位:
学科分类:
E1002.城市污水处理与资源化
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
洪涛、郭莹娟、田宇红、于丽花、毕强、孟令嫒、毛维博、张毅
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中文摘要
针对难降解有机污染物直接造成水体和环境的严重污染,申请人提出以具有高接枝率的壳聚糖为基体,分别进行吸附基团、光敏基团的接枝,使其具有高吸附容量和高选择性、较高光降解活性和光稳定性相结合的有机树脂材料,并将其应用于处理难降解有机污染物废水。通过对给电子-受电子体系性质的理论研究,确定可供接枝的光敏基团,深入探讨不同光敏基团与基体的接枝特性、基体自身变化对同一光敏基团接枝过程的影响机制以及活性光敏基团接枝率、交联率与溶胀率之间的相关性;阐明基体结构性质与光敏基团、树脂稳定性之间的相互作用机理,光敏基团接枝过程对基体自身结构及性质、活性基团不同取代位和不同取代基团对光降解有机物宏观性质的影响规律,以提高材料对典型难降解有机物的光降解效率及光能利用率,为最终形成同时具备较高光降解活性、高容量高选择性吸附相结合的光降解材料提供理论基础和技术指导。
英文摘要
针对水体中难降解有机物染污,课题组开展了光敏基团与胺/羟基这一给电子与受电子对的理论研究,采用KF方程和密度泛函方法以及分子模拟对壳聚糖单体中的羟/胺基,以及对接枝过程中氢键和空间位阻效应进行了计算和理论研究,掌握其作为受电子体的基本性质,探明了其对树脂自身性质及宏观吸附与降解能力的影响规律。运用密度泛函法对四氨基钴酞菁的构型、前线分子轨道理论、红外光谱以及紫外可见吸收光谱进行了理论计算与研究。在B3LYP/3-21G*水平上分别对四氨基钴酞菁的四种构型进行了结构优化与频率分析,通过比较其总能量、热力学稳定性以及能带隙,得到其稳定次序为X-Y同分异构体> X-Z同分异构体>X-Y构型﹥X-Z构型,并对最稳定的X-Y同分异构体构型进行了前线分子轨道理论研究,研究结果表明四氨基钴酞菁的最高占据轨道(HOMO)主要由碳原子以及氮原子贡献,最低空轨道(LUMO)主要由碳原子、氮原子以及Co原子贡献。采用B3LYP/3-21G*方法,对四氨基钴酞菁的红外光谱进行了计算。结果证明四氨基钴酞菁的实验峰值与计算峰值的振动带高度吻合,并且两者在400 cm-1~3600cm-1频率范围内的拟合曲线相关系数为0.99807,其相关性较好。.在理论研究的基础上,采用不同光敏基团为原料,在加入羟基保护剂或胺基保护剂的条件下研究了亚甲基蓝和四氨基钴酞菁与壳聚糖的接枝过程,以及不同合成条件对同一光敏基团接枝率的影响规律,考察了反应温度、时间、酞菁用量以及引发剂用量对接枝率的影响,结果表明反应时间对接枝率的影响较明显,最佳时间为3h。反应温度也是主要影响因素之一,最佳温度为60℃。在反应过程中,温度的升高有利于自由基的增加,而温度过高又不利于反应活性中心的稳定,单体的均聚反应导致了接枝率的下降。酞菁的最佳用量为0.08g/g,引发剂K2S2O8/Na2S2O3用量均为0.08g/g时接枝率达到最大。.采用X射线衍射、傅里叶红外光谱、热重分析、元素分析等手段表征了合成的中间产物及最终产物,确定其组成及结构。最后进行了不同条件下材料与典型难降解有机物光降解效率、光能利用率之间的相关性研究。项目研究结果为最终形成同时具有高容量吸附、较高光降解活性、高选择吸附性相结合的光降解材料提供了理论基础和技术指导。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Preparation of spherical chitosan resin and adsorption of methylene blue
球形壳聚糖树脂的制备及亚甲基蓝的吸附
DOI:10.1007/s12598-011-0279-4
发表时间:2011-11
期刊:Rare Metals
影响因子:8.8
作者:Li, Jingxian;Xue, Juanqin;Mao, Weibo;Wu, Ming;Wang, Yujie
通讯作者:Wang, Yujie
DOI:--
发表时间:--
期刊:The Royal Society of Chemistry
影响因子:--
作者:薛娟琴;
通讯作者:
DOI:10.1016/s1003-6326(10)60031-3
发表时间:2010-05
期刊:Transactions of Nonferrous Metals Society of China
影响因子:4.5
作者:薛娟琴
通讯作者:薛娟琴
DOI:--
发表时间:--
期刊:Zhongguo Youse Jinshu Xuebao/Chinese Journal of Nonferrous Metals
影响因子:--
作者:薛娟琴;毛维博;卢曦;李京仙;王玉洁;吴明
通讯作者:吴明
DOI:10.1039/c2ra01199a
发表时间:2012-04
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Jing Ma;Jia Chu;L. Qiang;J. Xue
通讯作者:Jing Ma;Jia Chu;L. Qiang;J. Xue
基于电催化与电容吸附耦合的高盐焦化废水净化过程机理研究
- 批准号:52374415
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:薛娟琴
- 依托单位:
面向富水环境应用的稀土上转换纳米晶与铋系半导体复合光催化剂的构筑机理及其性能研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63万元
- 批准年份:2020
- 负责人:薛娟琴
- 依托单位:
可见宽波响应的光电催化氧化去除废水中络合态重金属的协同作用机制
- 批准号:51874227
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:薛娟琴
- 依托单位:
基于聚合物复合电极的MCDI技术处理重金属废水的过程机制
- 批准号:51478379
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:86.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:薛娟琴
- 依托单位:
电化学体系中羟基自由基的形成规律及其降解废水中有机物机理研究
- 批准号:51278407
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:薛娟琴
- 依托单位:
多胺基树脂的自由基接枝机理研究
- 批准号:50874087
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:35.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:薛娟琴
- 依托单位:
用超声波和液膜法脱除冶炼烟气中低浓度SO2机理研究
- 批准号:50244012
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:薛娟琴
- 依托单位:
国内基金
海外基金
