双功能CD@PEI多孔材料的制备及对水中复合微污染物的吸附研究

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项目介绍
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基本信息

  • 批准号：
    21908050
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    许卫凤
  • 依托单位：
    湖南理工学院
  • 学科分类：
    B0816.资源、环境与生态化工
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The coexistence of organic-inorganic micropollutants often results in joint toxicity and carcinogenicity, which has great potential ecological and health threats. Therefore, it is of great significance to study the removal of complex micropollutants in water. The project intends to prepare bifunctional CD@PEI porous materials with high adsorption and separation efficiency for organic and inorganic micropollutants, utilizing the excellent properties of cyclodextrin (CD) inclusion and the non-covalent bond interaction between cyclodextrin molecules, using the easily functionalization of crosslinkers, and combining with the strong chelating ability of polyethylenimide (PEI). CD will be modified to obtain cyclodextrin monomers with strong inclusion and reaction activity. According to the mechanism of metal adsorption and the rigid precursor mechanism of porous polymer synthesis, aromatic compounds will be employed as cross-linking agents. The cross-linker will be prepared by introduction of functional groups containing heteroatoms S/N/O/P. PEI will be introduced as another monomer. The new adsorbent with strong adsorption capacity will be prepared and optimized through self the assembly form by cross-coupling reaction. The relationship between the structure and properties of materials will be explored through the study of adsorption mechanism. The synthesized porous materials will be used as solid phase adsorbents for the removal of phenols, small molecule drugs, heavy metals and other complex micro-pollutants in water, in order to obtain a new and efficient technology for the removal of mixed micropollutants.
有机-无机微污染物共存，往往会产生联合毒性和致癌性，具有较大潜在生态和健康威胁性。故研究水中复合微污染物的去除具有重大意义。项目拟利用环糊精(CD)的优异包合性能和环糊精分子间非共价键相互作用，利用交联剂易于功能化修饰，结合聚乙烯亚胺(PEI)强螯合能力，制备一种对有机无机微污染物具有高效吸附分离的双功能CD@PEI多孔材料。对CD进行改性，获得包合作用和反应活性都较强的环糊精聚合单体；以芳香环骨架化合物作为刚性前驱体，基于金属吸附机理，对交联剂进行功能化设计，获得含N/O/S/P等功能基团的刚性交联剂；引入PEI作为另一种聚合单体，通过交叉偶联反应进行自组装并优化合成条件，制备具有强吸附能力的新型吸附剂。通过吸附机理研究，探索材料结构与性能的构效关系。将合成的多孔材料作为固相吸附剂，应用于水中酚类、小分子药物类、重金属等复合微污染物的去除，以期获得一种新型高效的混合型微污染物去除新技术。

结项摘要

有机-无机微污染物共存，往往会产生联合毒性和致癌性，具有较大潜在生态和健康威胁性。本项目利用环糊精(CD)的优异包合性能和环糊精分子间非共价键相互作用，结合聚乙烯亚胺(PEI)强螯合能力，制备了一种对有机无机微污染物具有高效吸附分离的双功能CD@PEI多孔材料，同时拓展了其他新型环糊精聚合物的制备与吸附性能研究。以三聚氰氯为交联剂，以β-环糊精和聚乙烯亚胺为交联对象，采用两步法制备了CD@TCT@PEI吸附剂，可同时有效地去除废水中对苯二酚和铅离子；CD@TCT@PEI对两者吸附的最佳pH值正好在常规废水pH范围内，减少了废水处理时调节pH值的步骤；CD@TCT@PEI对对苯二酚的吸附速率很快，在5min内可达到79.9%的吸附率；CD@TCT@PEI在25℃下对Pb(II)和对苯二酚的最大吸附量分别是113.52mg/g和364.86mg/g；温度对Pb(II)和HQ的吸附影响较小，吸附量随温度的升高而下降，属于自发、放热、熵增的过程；材料对对苯二酚的吸附机理主要包括环糊精的包合作用和氢键作用，对铅离子的吸附机理是静电引力和配位螯合机理。以六亚甲基二异氰酸酯为交联剂，以环糊精和TTSBI(5,5',6,6'-四羟基-3,3,3',3'-四甲基螺旋双茚)为交联对象，制备了CD@TTSBI材料；该材料能够快速高效地吸附水中双酚A和双酚S，对50.4mg/LBPA和52mg/LBPS的吸附均能够在1.5min时达到吸附平衡，BPA和BPS的最大吸附量（Sips等温线拟合值）分别为554.76mg/g和629.6mg/g。制备了四种环糊精聚合物，用于3种双酚类、6种硝基苯类、4种萘类化合物的吸附去除；制备了一种TosylCD@PEI聚合物，用于对苯二酚的吸附去除；制备了一种CHITOSAN@CD聚合物，用于双酚A和金离子的吸附去除。上述材料均具有优秀的重复利用性能。本项目研究内容和结果为新材料的合成和拓展应用提供理论基础。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（12）
Pyridine-promoted diazotization of PAH bonds with aryl diazonium tetrafluoroborates: Synthesis of azo organophosphorus compounds
吡啶促进的 PAH 键与芳基重氮四氟硼酸盐的重氮化：偶氮有机磷化合物的合成
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Tetrahedron Letters
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Fan Cao;Lulu Si;Shipan Xu;Longzhi Zhu;Yu Liu;Weifeng Xu;Ke-Wen Tang;Biquan Xiong;Wai-Yeung Wong
  • 通讯作者：
    Wai-Yeung Wong
Synthesis of reusable cyclodextrin polymers for removal of naphthol and naphthylamine from water
用于去除水中萘酚和萘胺的可重复使用的环糊精聚合物的合成
  • DOI：
    10.1007/s11356-021-17234-7
  • 发表时间：
    2021-07
  • 期刊：
    Environmental Science and Pollution Research
  • 影响因子：
    5.8
  • 作者：
    Weifeng Xu;Xiang Liu;Jianzhe Cai;Tiemeng Xue;Kewen Tang
  • 通讯作者：
    Kewen Tang
Room Temperature ZnBr2‐Catalyzed Regioselective 1,6‐Hydroarylation of Electron‐rich Arenes to para‐Quinone Methides: Synthesis of Unsymmetrical Triarylmethanes
室温 ZnBr2 — 催化富电子芳烃区域选择性 1,6 — 氢芳基化生成对醌甲基化物：不对称三芳基甲烷的合成
  • DOI：
    10.1002/asia.202201156
  • 发表时间：
    2023
  • 期刊：
    Chemistry – An Asian Journal
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Biquan Xiong;Lulu Si;Longzhi Zhu;Rong Wu;Yu Liu;Weifeng Xu;Fan Zhang;Ke-Wen Tang;Wai-Yeung Wong
  • 通讯作者：
    Wai-Yeung Wong
Fast and efficient adsorption of bisphenols pollutants from water by using Hydroxypropyl-β-cyclodextrin polymer
使用羟丙基-β-环糊精聚合物快速高效地吸附水中的双酚类污染物
  • DOI：
    10.1016/j.reactfunctpolym.2020.104678
  • 发表时间：
    2020-09-01
  • 期刊：
    REACTIVE & FUNCTIONAL POLYMERS
  • 影响因子：
    5.1
  • 作者：
    Cai, Jianzhe;Zhang, Panliang;Tang, Kewen
  • 通讯作者：
    Tang, Kewen
Visible‐Light‐Induced Cascade Phosphinoylation/Cyclization of Phenacylmalononitriles with Secondary H ‐phosphine Oxides
可见光 - 诱导级联磷酸化/苯甲酰基丙二腈与仲 H - 氧化膦的环化
  • DOI：
    10.1002/adsc.202201055
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Advanced Synthesis & Catalysis
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Biquan Xiong;Chonghao Shi;Weifeng Xu;Yu Liu;Longzhi Zhu;Ke‐Wen Tang;Shuang‐Feng Yin;Wai‐Yeung Wong
  • 通讯作者：
    Wai‐Yeung Wong

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其他文献

Lipase-Catalyzed Production of (S)‑Carprofen Enhanced by Hydroxyethyl-β-cyclodextrins: Experiment and Optimization
羟乙基-β-环糊精增强的脂肪酶催化 (S)-卡洛芬生产：实验与优化
  • DOI：
    10.1021/acs.oprd.9b00009
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Organic Process Research & Development
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    袁欣;刘光勇;张盼良;许卫凤;唐课文
  • 通讯作者：
    唐课文
Selective adsorption of Au(III) with ultra-fast kinetics by a new metal-organic polymer
新型金属有机聚合物以超快动力学选择性吸附 Au(III)
  • DOI：
    10.1016/j.molliq.2020.114125
  • 发表时间：
    2020-12
  • 期刊：
    Journal of Molecular Liquids
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    周淑贤;莫晓慧;朱文婷;许卫凤;唐课文;雷娅俊
  • 通讯作者：
    雷娅俊
Kinetic model of resolution of 4-methoxymandelic acid enantiomers by lipase-catalyzed transesterification reaction
脂肪酶催化酯交换反应拆分4-甲氧基扁桃酸对映体的动力学模型
  • DOI：
    10.1016/j.apcata.2019.117274
  • 发表时间：
    2019-10
  • 期刊：
    Applied Catalysis A, General
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    袁欣;张盼良;许卫凤;唐课文
  • 通讯作者：
    唐课文
Lipase‑catalyzed hydrolysis of 2‑(4‑hydroxyphenyl)propionic acid ethyl ester to (R)‑(−)‑2‑(4‑hydroxyphenyl)propanoic acid
脂肪酶催化2-(4-羟苯基)丙酸乙酯水解为(R)-(-)-2-(4-羟苯基)丙酸
  • DOI：
    10.1007/s11696-019-00796-9
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Chemical Papers
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    袁欣;张盼良;刘光勇;许卫凤;唐课文
  • 通讯作者：
    唐课文
Highly efficient adsorption of Au(III) from water by a novel metal-organic framework constructed with sulfur-containing ligand and Zn(II)
含硫配体和 Zn(II) 构建的新型金属有机骨架高效吸附水中的 Au(III)
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    胡呈弘;许卫凤;李华;周淑贤;莫晓慧;张盼良;唐课文
  • 通讯作者：
    唐课文

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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