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第 10 期              刘新华，等:  含聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯刷的丝瓜络合成及吸附性能                                   ·1725·


                 重金属离子具有生物富集性，进入人体后会引                          1    实验部分
            起蓄积，严重影响人体正常的新陈代谢，给身体造
                       [1]
            成严重伤害 。目前，去除重金属离子的方法有吸                             1.1   原料、试剂与仪器
            附法、化学沉淀法、离子交换法、膜处理法、电化                                 丝瓜络（loofah），购于芜湖农贸市场；四氢呋
            学法、絮凝法及石灰法等            [2-5] 。其中，吸附法因简单、           喃（THF）、4-二甲基氨基吡啶（DMAP）、甲基丙烯
            高效且吸附剂可循环使用而被广泛应用。                                 酸二甲氨基乙酯（DMAEMA）、溴化铜（CuBr 2 ）、
                 丝瓜络是丝瓜果实中的维管束，由 60%纤维素、                       N,N,N,N,N-五甲基二亚乙基三胺（PMDETA），均
            30%半纤维素和 10%木质素组成。它具有既亲水又                          为 AR，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；2-溴异
                                                       [6]
            亲油的两亲化学结构和独特的多孔性物理结构 。                             丁酰溴（BIBBr，HPLC 纯度≥98%），国药集团化
            因此，丝瓜络在重金属离子去除方面具有良好的应                             学试剂有限公司；抗坏血酸（V C ）、三乙胺（TEA）、
                         [6]
            用前景。Tang 等研究发现，pH=8 时，丝瓜络对                         二甲酚橙、硝酸铅，均为 AR，成都西亚化工股份有
               2+
            Cu 的吸附量最大，为 14.49 mg/g，平衡吸附数据                      限公司；无水乙醇、甲醇，均为 CP，国药集团化学
                                      [7]
            符合 Langmuir 方程。滕艳华 等以硫酸氢钠为催化                       试剂有限公司。
            剂，通过酯化法对丝瓜络改性，发现改性后丝瓜络                                 傅里叶变换红外光谱仪（IRPrestige-21 型）、微
                                            2+
            结晶度降低 13.4%，在 30 ℃下对 Cu 的平衡吸附量                     机差热天平（DTG-60H 型），日本 Shimadzu 公司；扫
                                [8]
            为 22.94 mg/g。毛金浩 等人利用一氯乙酸对丝瓜络                      描电镜-能谱联用仪（S-4800 型），日本 Hitachi 公司。
                                    3+
                                          2+
            进行化学改性，制得对 Fe 和 Zn 饱和吸附量分别                         1.2    吸附材料（loofah-g-PDMAEMA）的制备
            为 27.4 和 36.6 mg/g 的改性丝瓜络。                         1.2.1   丝瓜络原料的预处理
                 ARGET-ATRP 是一种新型原子转移自由基聚合                         将成熟的丝瓜晾干，去皮去籽，剪成小块用蒸
            方法，其既具有传统原子转移自由基聚合（ATRP）                           馏水冲洗除去表面浮尘；置于 50 ℃烘箱烘干；用经
            法对聚合反应的可控性，又大幅降低了金属催化剂                             分子筛处理过的四氢呋喃清洗，进一步除去其中杂
                 [9]
            用量 。同时，由于还原剂的存在，在微量氧的存                             质；将其置于 50 ℃烘箱中烘干，得到预处理后的丝
            在下，反应仍能正常进行            [10] 。因此，ARGET-ATRP         瓜络，备用。
            可应用于纤维素基         [11-12] 、蛋白质基  [13-14] 天然高分子      1.2.2   合成
            材料的改性中。从已报道的文献看，ARGET-ATRP                             Loofah-g-PDMAEMA 的合成路线如下所示。

            改性主要集中于棉纤维、木材、细菌纤维素和醋酯
            纤维素等材料上。Li         [15] 等在超疏水棉织物表面接枝
            苯乙烯，制备含聚苯乙烯刷的智能自修复超疏水改
            性棉织物。Hansson      [16-17] 等研究了含聚甲基丙烯酸
            甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸缩
            水甘油酯（PGMA）刷改性的纤维素浆、滤纸、纸
            张的合成、结构与性能。Liu             [18] 等在细菌纤维素表
            面接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯，成功制备含环氧基
            和 聚 甲基丙烯酸缩水甘 油酯刷的细 菌纤维素
            （BC-g-PGMA）气凝胶。Fu         [19] 等以木材为原料，采
            用 ARGET-ATRP 技术，在其表面接枝 MMA，使木
            材由亲水性表面转化为疏水性表面。Worthley                  [20] 等
            在醋酸纤维素（CA）膜上接枝甲基丙烯酸-2-羟乙酯，                             取 0.8 g 预处理后的丝瓜络置于 200 mL 圆底烧
            提高了 CA 膜的抗污垢性能。到目前为止，鲜见                            瓶中，再加入 0.75 g DMAP，100 mL THF 和 12 mL
            ARGET-ATRP 法用于丝瓜络改性的报道。                            三乙胺，待溶液搅拌均匀后，在冰水浴下逐滴加入
                 为了实现丝瓜络高值化利用，本文以丝瓜络为                          9 mL BIBBr，然后充入氮气 10 min。将氮气保护下
            基体材料，以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为改性单体，                            的反应体系放入 60 ℃水浴恒温振荡器反应 24 h，反
            利用 ARGET-ATRP 法，制得含聚甲基丙烯酸二甲氨                       应后的产物经无水乙醇润洗后，于 50 ℃真空干燥至
            基乙酯刷的环境修复材料 loofah-g-PDMAEMA；采用                    恒重，获得大分子引发剂 loofah-Br。
            傅里叶红外光谱（FTIR）及热重分析（TGA）对其结                             将物质的量比为 1∶5∶1 的 12 mg CuBr 2
            构和性能进行了表征；考察了 loofah-g-PDMAEMA 吸                   （0.05 mmol）、43.3 mg  PMDETA（0.25 mmol）、
                 2+
                                        2+
            附 Pb 的主要影响因素和对 Pb 的重复吸附性能。                         9.5 mg V C （0.05 mmol）加入到 100 mL 容量瓶中，
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