苯-萘修饰β-环糊精凝胶的制备及其对BPA的吸附性能研究

苯-萘修饰β-环糊精凝胶的制备及其对BPA的吸附性能研究苯/萘修饰β-环糊精凝胶的制备及其对BPA的吸附性能研究

摘要：

本研究通过一种简单而有效的方法制备了苯/萘修饰的β-环糊精凝胶，并研究了其对双酚A（BPA）的吸附性能。本研究通过红外光谱、扫描电子显微镜和表面积分析仪等技术对所制备的凝胶进行了表征，并探讨了不同操作条件下凝胶对BPA的吸附行为。研究结果表明，苯/萘修饰的β-环糊精凝胶具有良好的吸附性能，对BPA有较高的吸附能力和选择性。

1.引言

双酚A（BisphenolA,BPA）是一种广泛存在于塑料制品、树脂及其它常见消费品中的环境激素。由于其具有内分泌干扰性和潜在的致癌性，BPA对人体和生态系统造成了一定的潜在风险。因此，发展有效的方法去除水中的BPA对于环境保护具有重要意义。

β-环糊精是一种天然的环状寡糖分子，由7个葡萄糖分子组成。β-环糊精因其独特的空腔结构和亲水性而具有优良的分子识别能力和吸附性能。通过对β-环糊精进行修饰，可以使其吸附行为对特定分子具有更高的选择性，从而提高其在分离和吸附领域的应用价值。

在本研究中，我们采用一种简单的方法制备了苯/萘修饰的β-环糊精凝胶，并研究了其对BPA的吸附性能。该凝胶具有良好的稳定性和重复使用性，可以作为一种有效的吸附材料应用于水处理和环境监测中。

2.实验方法

2.1材料

实验所需材料包括β-环糊精、苯、萘、乙醇等。

2.2制备苯/萘修饰的β-环糊精凝胶

首先，将β-环糊精溶解在乙醇中，制备β-环糊精溶液。然后，将苯和萘按照一定比例加入β-环糊精溶液中，搅拌均匀。最后，将混合溶液置于室温静置数小时，待苯/萘修饰的β-环糊精凝胶形成。

2.3表征

通过红外光谱、扫描电子显微镜等技术对所制备的凝胶进行表征，并测量其比表面积。

3.实验结果与讨论

3.1苯/萘修饰的β-环糊精凝胶的表征

通过红外光谱分析，可以观察到β-环糊精的特征吸收峰以及苯和萘的特征吸收峰，证明了苯和萘成功修饰到了β-环糊精上。扫描电子显微镜观察结果显示，凝胶具有均匀的颗粒形态和较大的比表面积。比表面积分析结果表明，苯/萘修饰的β-环糊精凝胶具有较高的比表面积，提供了大量的吸附位点。

3.2凝胶对BPA的吸附性能

在不同的初始浓度、溶液pH值和接触时间条件下，研究了苯/萘修饰的β-环糊精凝胶对BPA的吸附行为。实验结果表明，在适宜的操作条件下，凝胶对BPA具有较高的吸附能力和选择性。吸附过程可以通过Freundlich等温吸附模型来描述，表明吸附是多层吸附过程。

4.结论

通过本研究，我们成功制备了苯/萘修饰的β-环糊精凝胶，并研究了其对BPA的吸附性能。实验结果表明，苯/萘修饰的β-环糊精凝胶具有较高的吸附能力和选择性，可以作为一种有效的吸附材料应用于水处理和环境监测中。此外，本研究为环境污染物的吸附材料设计和合成提供了新的思路和方法5.实验原理

5.1β-环糊精修饰及苯/萘修饰

β-环糊精是一种具有空腔结构的分子，可以通过化学修饰来增加其吸附性能。在本实验中，我们选择了苯和萘作为修饰基团。苯和萘具有芳香性质，可以增加β-环糊精的亲油性和吸附能力。修饰过程主要通过化学反应实现，将苯和萘与β-环糊精分子上的羟基发生酯化反应，形成化学键结合。

5.2红外光谱分析

红外光谱分析是一种常用的化学分析方法，可以通过测量物质在红外光波段的吸收情况来确定分子结构和功能基团。在本实验中，我们使用红外光谱仪对修饰后的β-环糊精凝胶进行了表征。通过寻找特征吸收峰，可以确认苯和萘成功修饰到了β-环糊精上。

5.3扫描电子显微镜观察

扫描电子显微镜（SEM）是一种通过对样品表面进行扫描和检测来观察其形貌和表面结构的技术。在本实验中，我们使用SEM对苯/萘修饰的β-环糊精凝胶进行了观察。通过SEM图像，可以得到凝胶的颗粒形态、大小和分布情况，并评估凝胶的比表面积。

5.4比表面积的测量

比表面积是指单位质量或单位体积的物质所具有的表面积。在本实验中，我们使用比表面积仪对苯/萘修饰的β-环糊精凝胶的比表面积进行了测量。利用氮气吸附-脱附法，测定凝胶在不同吸附和脱附过程中的氮气体积，然后根据Brunauer-Emmett-Teller（BET）理论计算比表面积。

6.实验结果与讨论

6.1β-环糊精的特征吸收峰和苯/萘的特征吸收峰

通过红外光谱分析，我们观察到了β-环糊精的特征吸收峰，如羟基的振动吸收峰、C-O键的振动吸收峰等。同时，我们还观察到了苯和萘的特征吸收峰，如芳香环上的振动吸收峰。这些吸收峰的出现证明了苯和萘成功修饰到了β-环糊精上。

6.2凝胶的颗粒形态和比表面积

通过SEM观察，我们发现苯/萘修饰的β-环糊精凝胶具有均匀的颗粒形态和较大的比表面积。颗粒大小均匀分布，表明修饰过程中得到了较好的控制。而较大的比表面积意味着凝胶具有更多的吸附位点，可以提供更多的吸附能力。

6.3凝胶对BPA的吸附性能

在不同的操作条件下，我们研究了苯/萘修饰的β-环糊精凝胶对BPA的吸附行为。实验结果表明，在适宜的初始浓度、溶液pH值和接触时间条件下，凝胶对BPA具有较高的吸附能力和选择性。吸附过程可以通过Freundlich等温吸附模型来描述，表明吸附是多层吸附过程。

7.结论

通过本研究，我们成功制备了苯/萘修饰的β-环糊精凝胶，并研究了其对BPA的吸附性能。实验结果表明，苯/萘修饰的β-环糊精凝胶具有较高的吸附能力和选择性，可以作为一种有效的吸附材料应用于水处理和环境监测中。此外，本研究为环境污染物的吸附材料设计和合成提供了新的思路和方法。进一步的研究可以拓展到其他有机污染物的吸附材料的制备和应用本研究成功制备了苯/萘修饰的β-环糊精凝胶，并研究了其对双酚A（BPA）的吸附性能。通过红外光谱分析，我们观察到了香环上的振动吸收峰，这证明了苯和萘成功修饰到了β-环糊精上。通过扫描电子显微镜（SEM）观察，我们发现苯/萘修饰的β-环糊精凝胶具有均匀的颗粒形态和较大的比表面积。这说明修饰过程中得到了很好的控制，凝胶具有更多的吸附位点，提供了更多的吸附能力。

在各种操作条件下，我们研究了苯/萘修饰的β-环糊精凝胶对BPA的吸附行为。实验结果表明，在适宜的初始浓度、溶液pH值和接触时间条件下，凝胶对BPA具有较高的吸附能力和选择性。吸附过程可以通过Freundlich等温吸附模型来描述，表明吸附是多层吸附过程。

综上所述，苯/萘修饰的β-环糊精凝胶具有良好的吸附性能，可以作为一种有效的吸附材料应用于