天然聚电解质微胶囊的构建及其去除有机污染物的应用研究
随着化学工业和制药业的发展，许多生物难降解的有机物如染料、氯酚等广泛存在于水体系中。这些污染物的微量（如ppb级）存在就有可能对生物造成严重的健康问题。传统的生物学和化学水处理工艺不足以完全有效地去除这类低浓度有机污染物，因此开发有效、节能、清洁消除微量污染物的新材料和新方法成为当前重要的研究课题。层层自组装的水凝胶聚电解质薄膜，由于其具有较高的负载效率，良好的生物降解性和易控制性等优点已经受到广泛关注。这种层层自组装技术还可以在三维尺度上通过组装水凝胶聚电解质薄膜材料来制备微胶囊。前期关于聚电解质微胶囊的研究主要集中其在基因和药物传输领域中的应用。事实上，微胶囊还可以被扩展应用到其他领域，尤其是污水处理领域，基于以下几点原因：①被处理目标污染物分子可以穿过囊壁快速扩散进入至胶囊内部；②微胶囊通过简单的过滤操作就可以与主体水系分离；③微胶囊具有可控的渗透性、良好的稳定性及膨胀性；④微胶囊可以作为微反应器对负载在胶囊内部的有机污染物进行后处理。
本文旨在研究基于聚电解质中空微胶囊作为深度水处理技术的一种有效处理水系中微量的、生物难降解的有机污染物的新方法。本文首先参考了前期关于三聚氰胺甲醛（MF）微球模板制备条件的研究，利用分散聚合法制备出了单分散性的，粒径大小约3μm的MF微球，为后续聚电解质中空微胶囊的制备提供了有效的模板。以MF为模板，以天然聚电解质海藻酸钠（ALG）、壳聚糖（CHI）为囊材，利用静电层层自组装技术（LBL）制备了具有良好稳定性和可控渗透性的聚电解质中空微胶囊（ALG/CHI）。通过与有机污染物溶液的简单混合，利用渗透聚合作用以及囊壁内层的静电驱动作用，微胶囊可吸附水系中生物难降解的有机污染物到其内部。本课题选择典型的生物难降解有机污染物——染料、二氯酚（一种常见的有机污染物，主要用于生产除草剂、杀虫剂、生长调节剂）和水杨酸（一种广泛存在水体系中的有机污染物主要来自造纸业、化妆品工业、制药业领域）为目标污染物，并通过电子扫描显微镜，原子力显微镜，紫外/可见分光光度计、高效液相色谱等仪器来表征微胶囊吸附行为。探索各种吸附影响因素如有机物溶液的pH和初始浓度、微胶囊的吸附动力学以及吸附模型。与传统的电解质胶囊相比，ALG/CHI微胶囊显示出更好的吸附能力和快速的吸附平衡过程，吸附模式符合Langmuir model。
有机废水;污水处理;中空微胶囊;电解质薄膜
北京化工大学
硕士
化学工程
陶霞
2009
中文
X783;X703.1
57
2010-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）