设计制备多孔聚合物用于毛蕊花糖苷的吸附研究

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毛蕊花糖苷(ACT)是管花肉苁蓉中苯乙醇苷类化合物(Ph Gs)的主要活性成分,具有多种活性功能,并在多个领域(保健、食品和医学等)具有潜在的应用价值。然而,管花肉苁蓉中的化学成分复杂且分子结构相似,ACT在其内的含量较低,实现对ACT的高效吸附具有一定的挑战。因此,设计并制备一种具有优异吸附性能的吸附剂是有效分离ACT的关键。本论文设计制备了一系列多孔聚合物吸附剂。通过对吸附剂的物理结构(形貌、比表面积和孔结构)以及化学结构(氨基、羟基、苯环)的调控,探究不同种吸附剂对ACT的吸附性能。本论文具体研究内容如下:(1)基于Pickering乳液聚合法,设计制备了聚乙烯亚胺(PEI)功能化的多孔聚合物(PCMSs@PEI)用于ACT的吸附。所制备的PCMSs@PEI呈现出多孔百香果状的结构。其中,PCMSs@PEI-3表现出较高的ACT吸附性能,这主要归因于:一方面,PCMSs@PEI-3呈现出最理想的多孔百香果状结构,其具有较大的空腔和丰富的孔结构,这不仅增大了吸附ACT的空间,而且增加了ACT向PCMSs@PEI-3内部传递的路径,实现了对ACT的吸附;另一方面,PEI的引入强化了PCMSs@PEI-3对ACT的亲和力,使得PCMSs@PEI-3与ACT之间存在多重作用力,提高了PCMSs@PEI-3对ACT的选择性吸附。结果表明,PCMSs@PEI-3对ACT的吸附容量和选择性分别达103.58±3.31 mg/g和8.05±0.23。此外,吸附-解吸循环实验结果表明PCMSs@PEI-3具有较高的再生性能。(2)基于化学交联法,设计制备了超支化PEI功能化羧甲基壳聚糖多孔聚合物(CMC/PEI)用于ACT的吸附。所制备的CMC/PEI呈现出多孔蜂窝状的结构。其中,CMC/PEI-70000-4.5g具有较为优异的ACT吸附性能,主要归因于:一方面,CMC/PEI-70000-4.5g呈现出最优的多孔蜂窝状的结构,该结构内部含有丰富的空腔,使得其表现出较高的比表面积和孔体积,进而为ACT的容纳和吸附提供了足够的空间,从而提高了ACT吸附容量。另一方面,PEI的功能化在孔的内外表面形成氨基层,提高了CMC/PEI-70000-4.5g与ACT之间的亲和力,强化了CMC/PEI-70000-4.5g与ACT之间的多重作用力,实现了对ACT的选择性吸附。结果表明,CMC/PEI-70000-4.5g对ACT的吸附容量和选择性分别达125.67±4.51 mg/g和5.38±0.16。此外,CMC/PEI-70000-4.5g的吸附容量在经过多次吸附-解吸循环实验后仍然能达到原吸附容量的92.6%。(3)基于超交联策略,设计制备了超交联β-环糊精多孔聚合物(Hβ-CDPs)用于ACT的吸附。所制备的Hβ-CDPs呈现出多孔刚性网络的结构。其中,Hβ-CDPs-4具有优异的ACT吸附性能,主要归因于:一方面,Hβ-CDPs-4呈现出最优异的多孔刚性网络的结构,这大大提高了Hβ-CDPs-4的比表面积,从而增加了更多的吸附位点,提高了Hβ-CDPs-4对ACT的吸附容量;另一方面,Hβ-CDPs-4带有大量的-OH基团等功能基团,增强了Hβ-CDPs-4与ACT之间的亲和作用,使得Hβ-CDPs-4与ACT之间存在多重作用力,实现了对ACT的选择性吸附。结果表明,Hβ-CDPs-4对ACT的吸附容量和选择性分别达288.36±7.58 mg/g和4.36±0.21。此外,8次吸附-解吸循环实验之后,Hβ-CDPs-4的吸附容量仍能保持在原吸附容量的95%以上。
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