[发明专利]细乳液聚合制备核壳酵母/苯乙烯分子印迹聚合物的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境功能材料制备技术领域，涉及一种通过细乳液聚合制备核壳式酵母/苯乙烯分子印迹聚合物的方法，并应用于选择性吸附分离水环境中的氯酚类污染物。

背景技术

随着工业技术，尤其是有机合成工业如农药、石油化工、燃料、塑料、医药等的迅速发展，有机化合物的产量和种类与日俱增，其对水环境的污染范围和程度也日益严重。它们大多是人工合成化学品，不易被自然微生物降解，容易在环境中累积，其中有些还具有对生物和人类的毒害作用，甚至可能产生致癌、致畸、致突变效应，构成了对人类健康以及自然生态系统的严重威胁。氯酚类有机物可由酚类化合物直接氯化或氯苯水解而来，是一类典型的难降解有机污染物。由于氯酚类有机物具有广谱的抗、杀菌和杀虫功效而被作为杀虫剂、消毒剂和防腐剂广泛使用，主要用于木材、蔬菜、皮革、涂料等的防腐剂及消毒剂，同时，还有许多工业合成的中间产物或作为农药，杀菌剂，杀真菌剂，制药业等原材料使用。例如2,4-二氯苯酚和4-氯酚既是木材防腐剂又是5-氯酚和其它杀虫剂的生产原料；五氯酚钠曾被作为防治血吸虫病的灭钉螺药而大量使用，这均造成了对环境和水体的严重污染，因此，从水溶液中有效地去除氯酚是环境保护领域的一个重要课题。

各种水处理技术已被广泛应用于治理水环境中的氯酚类污染物，例如萃取法，吸附法，膜分离技术，氧化法，生物降解法，高级氧化法等。其中，吸附技术是一种既经济又行之有效的方法。目前，高分子吸附剂由于其良好的物理化学稳定性、卓越的吸附容量和可再生特性已经引起了越来越多的关注。然而，这种高分子吸附剂的选择性能较差，不具备专一识别能力，因此，实现高选择性吸附是吸附剂生产过程中的难点问题之一。

最近，分子印迹技术得到了大家的广泛关注。分子印迹聚合物中含有很多特定形状和大小的孔穴，孔穴内具有特定排列的结合位点，并对模板分子的结构具有一定的记忆和识别功能。分子印迹聚合物可对目标污染物实现高选择性吸附。制备分子印迹聚合物的方法有很多种，包括本体聚合，悬浮聚合，沉淀聚合，细乳液聚合和分散聚合等，其中细乳液聚合是制备分子印迹聚合物的常用方法。细乳液聚合是在亚微米单体液滴中引发成核，细乳液聚合方法合操作简单，并且获得的产物纯度也非常高。通过细乳液聚合制备的分子印迹聚合物具有较高的比表面积，卓越的吸附性能，可用于在水环境中选择性吸附分离氯酚类污染物。

发明内容

本发明的技术方案是指以细乳液方法制备核壳式酵母/苯乙烯分子印迹聚合物，引入酵母作为模板，并以甲基丙烯酸和苯乙烯为单体，以2,4-二氯苯酚（2,4 -DCP）为模板分子，以二乙烯基苯为交联剂，以十二烷基硫酸钠为乳化剂，以过硫酸钾为引发剂，采用细乳液聚合的方法制备生成核壳式酵母/苯乙烯分子印迹聚合物（MIPs），并应用于在水环境中选择性吸附分离2,4-二氯苯酚。

 

技术方案

细乳液聚合制备核壳酵母/苯乙烯分子印迹聚合物的方法，按以下步骤进行：

（1）制备油相

将苯乙烯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸和2,4-二氯苯酚混合形成油相，其中控制苯乙烯，二乙烯基苯，甲基丙烯酸和2,4-二氯苯酚的比例为(0.6-0.8)：(0.4-0.5)：(0.35-0.45)：(0.16-0.2)  (mL/mL/mL/g)，将该油相在超声条件(功率200W)下混合20-30 min。

（2）制备水相

将十二烷基硫酸钠溶解在去离子水中形成水相，其中控制十二烷基硫酸钠与水的比例为(0.1-0.15)：(50-60)  (g/mL)。

（3）酵母的表面改性

将3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)，乙醇，水和酵母菌(Yeast)混合，其中控制KH570，乙醇，水和醇母菌的比例为 (5-7)：(40-50)：(10-15)：(1-1.2)  (mL/mL/mL/g)，将混合液移入带有搅拌棒的单口烧瓶中搅拌6-12 h，温度控制在60℃，反应结束后，将混合液用甲醇和水的混合溶液清洗3-5次，其中控制甲醇和水的体积比为1：1，将获得的表面改性后的酵母菌在真空30℃环境中干燥24 h。

（4）细乳液聚合制备核壳式酵母/苯乙烯分子印迹聚合物