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瓜环(CB[n],n=4~12,又称南瓜尼、葫芦脲),是继环糊精、冠醚、穴醚及杯芳烃等超分子之后发展起来的一类新型大环化合物。它具有一个桶状的刚性疏水空腔和两个由多个富电子羰基氧原子组成的亲水性端口,刚性的疏水空腔能够有目的的选择包结与其同系物尺寸相匹配的各种疏水性客体分子或疏水基团,而两个具有电负性的端口可以通过氢键作用、离子-偶极作用等来键合一些有机分子和金属离子,形成包结配合物。这样的特殊结构使得瓜环在分子识别、超分子催化、分子组装以及污水处理等领域具有广阔的应用前景。上世纪九十年代,研究者开始将瓜环应用于污水处理技术中,并对此作了一定的基础研究工作。瓜环吸附污染物之后,可以采用臭氧氧化等手段实现瓜环的再生。但是随着研究的进行,瓜环的缺点也暴露出来了,虽然瓜环在水中溶解度很低,而在酸性溶液(如甲酸、盐酸、硫酸等)以及碱金属离子、碱土金属水溶液中,瓜环溶解度却增大,且溶解度随着溶液的酸度、金属离子浓度的增加而提高,这导致了瓜环作为一种新型功能型材料来处理废水的效率不高。因此,有必要将瓜环键载到某载体上,以此来隐蔽瓜环同系物溶解性的弊端。本实验采用自制的CB[6],进行羟基衍生化后,得到羟基六元瓜环。在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,用氢化钠作质子接受剂、氯甲基化聚苯乙烯株(氯球)作为载体,通过氯甲基基团与羟基之间发生亲核取代反应将羟基六元瓜环键合到氯球上,制得瓜环固载树脂,并采用红外光谱、核磁共振波谱、扫描电镜、表面Zeta电位测定对固载产物进行表征,结果表明这种固载方法是可行的。并且通过N元素分析法确定了瓜环固载的最佳反应条件:羟基瓜环与氯球的最佳投加量比为0.5:1,此时氯球表面上的键合位点达到饱和;反应温度以60℃最为适宜,温度过高瓜环的固载量增加不明显且氯球容易破碎;固载反应的最佳时长为46h。用瓜环固载树脂对磺胺间甲氧嘧啶(SMM)作吸附实验。结果表明树脂固载瓜环对SMM有较好的吸附效果。吸附动力学实验表明树脂固载瓜环对SMM的吸附过程符合准二级吸附动力学模型。pH值对瓜环固载树脂吸附SMM有较大的影响,在弱酸性(pH=6~7)条件下,瓜环固载树脂对SMM的吸附效果最好,随着溶液pH的增大,瓜环固载树脂表面Zeta电位会降低,静电引力有所减弱,导致平衡吸附量会略有降低;而当pH<6时,SMM与瓜环固载树脂带有相反的电荷,静电斥力作用导致吸附受到明显的抑制。电解质的加入会抑制瓜环固载树脂对SMM的吸附,二价阳离子对吸附的抑制作用更大一些。这是因为电解质的加入会压缩瓜环固载树脂表面的双电层的厚度,减弱了吸附点位与SMM分子之间的静电作用力;同时金属阳离子包围了带负电荷羰基端口,阻碍了瓜环空腔对SMM的包结作用。瓜环固载树脂的吸附能力随着金属阳离子浓度的增加而减弱。对SMM的吸附过程能够被Henry吸附等温线较好地拟合;同时吸附热力学实验结果表明,瓜环固载树脂对SMM的吸附过程是一个放热过程;计算结果显示,吸附熵变<0,说明吸附过程是自发的;吸附热<40kJ/mol,吸附过程主要是物理吸附,吸附过程是以静电吸附为主、疏水作用为辅共同作用的结果。对吸附SMM饱和后的瓜环固载树脂进行再生实验,结果证明用盐酸溶液作解吸液来实现瓜环固树脂的再生是可行的。在用1mol/L的HCl溶液解吸3次之后,瓜环固载树脂的再生能力依然高达89.5%。