分子印迹及结合技术去除水中污染物的研究进展_陈金红.doc

——————————————————————————————————————————————— 分子印迹及结合技术去除水中污染物的研究进展_陈金红 第36卷第3期2010年3月水处理技术 TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.3Mar.,2010 1 分子印迹及结合技术去除水中污染物的研究进展 陈金红1，方战强1，许振成2 （1.华南师范大学化学与环境学院，广东广州510631；2.环境保护部华南环境科学研究所，广东广州510655） 摘要：分子印迹技术具有高选择性、亲和性及稳定性等特点，在多污染物共存的体系中，为优先选择去除目标污染 物提供了一条有效途径。本文介绍了分子印迹技术基本原理、分子印迹技术在水污染控制方面的研究进展，并根据已有的研究成果，提出了分子印迹技术在水处理中的发展方向和研究趋势，主要包括该技术去除污染物的动力学、热力学及去除机制研究、制备技术的优化、与其他技术的结合、应用于实际废水处理工程等。 关键词：分子印迹；结合技术；选择性；吸附；光催化 X703.1中图分类号： 文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)03-0001-004 分子印迹[1]，又称分子烙印，属超分子化学中主客体范畴，是源于高分子化学、生物化学、材料科学等学科的一门交叉学科。分子印迹技术（Molecularimprintingtechnique，MIT）是指制备对某一特定的 印迹分子或烙印分子）具有选目标分子（模板分子、 择性的聚合物（即分子印迹聚合物，Molecularim-printedpolymers，MIPs）的过程。它可以被形象地描绘为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”的技术。由于MIPs具有亲和性、选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长等优点，因此，分子印迹技术在去除水中污染物领域具有重要的应用前景。 迹技术[3]。 图1分子印迹技术示意图 Fig.1Schematicdiagramofmolecularimprintingtechnique 1分子印迹技术基本原理 分子印迹技术基本原理是指为获得在空间结构和结合位点上与某一分子(模板分子)完全匹配的聚合物的实验制备技术。分子的印迹过程可由下列3步组成[2]：（1）在功能单体和模板分子之间制备出 （2）对这共价的配合物，或形成非共价的加成产物。 种单体-模板配合物（或加成物）进行聚合。（3）将模板分子从聚合物中洗脱。这样就在高分子共聚物中留下一个与印迹分子在空间结构上完全匹配，并含有与印迹分子专一结合的功能基的三维空穴。这个三维空穴可以选择性地重新与印迹分子结合，即对印迹分子具有专一性识别作用。图1示出分子印 2分子印迹聚合物吸附去除水中污染物 传统的吸附法，如活性炭吸附法[4-5]，树脂吸附法[6-7]，生物吸附法[8-9]等能有效地去除水中的污染物，但是这些吸附法对污染物去除的选择性能不佳，有些无毒害物质也会同时被吸附，使得吸附剂的吸附效率降低。若吸附剂对污染物有特殊识别性能，则对污染物的吸附去除效果将会提高。 3步法制备的分子印迹聚合物多数为颗粒状，颗粒上有目标分子的“印迹腔”，故当将印迹颗粒应用到有目标分子存在的体系中后，印迹颗粒就能选择性地吸附目标分子，从而将目标分子与其他物质分离。印迹颗粒吸附目标物后可以用适当的溶剂把目标物洗脱，印迹颗粒就可再循环利用，而且吸附效 收稿日期：2009-08-13 资助项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX07011）作者简介：陈金红（1985－），女，硕士研究生，研究方向为水污染控制技术；E-mail：chenjinhonghailang@126.com联系作者：方战强，博士，教授；E-mail： zhqfang@ 2水处理技术第36卷第3期 果并没有明显降低。MengZiHui等[10]以α-雌二醇为模板，通过非共价印迹技术首次合成了一种雌激素的分子印迹聚合物，用于吸附去除污水中的雌激素污染物。与无印迹聚合物（制备过程不加入模板分子，以作对比）相比，印迹聚合物对水溶液中的α-雌二醇表现出显著的亲和力，最大键合能力为每1mg印迹物可键合380mmol目标污染物。实验还通过在湖泊水样中掺入α-雌二醇以模拟真实环境水样，然后将制备的印迹材料应用于该模拟体系中，结果证明了制备的α-雌二醇印迹材料对于处理雌激素污染物复杂混合体系中的目标污染物是可行 印迹物经至少5次重复实验后，其吸附性的。而且， 能仍没有下降。MathieuL