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第八章:水不溶性环糊精-环氧氯丙烷聚合物

环糊精衍生物
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本章的目的是总结笔者研究小组过去三十年来对水不溶性环糊精-环氧氯丙烷聚合物作为去除水溶液中污染物的复合材料的研究。 在此期间,他们重点合成了一系列具有不同功能的凝胶和珠状水不溶性材料,利用创新的固态核磁共振技术对其进行了表征,证明了其作为废水处理中吸附剂的有效性,并解释了所使用的材料类型对污染物的去除机制。

不溶于水的环糊精-环氧丙烷聚合物是在20世纪60年代中期提出并研究出来的,并继续引起科学界的兴趣,特别是在环境方面的应用。 这些材料最显著的特点是能够通过宿主-宿主相互作用与各种污染物形成包合物。 这导致了许多环境应用,包括水和废水处理、土壤修复、空气净化以及浓缩和去除胆固醇等目标物质。 从上世纪90年代初开始,我们课题组就致力于水不溶性环糊精基材料的合成、结构分析和应用,用于去除废水中的污染物.其中1995年发表的第一批成果表明,这种材料不是真正的聚合物,而是具有两种不同分子迁移度的特殊结构。 1997年,固态核磁共振光谱首次证明了这一点。 这些材料包括一个相对致密、刚性和疏水性的交联核心和一个非交联的、更亲水的表面,通过交联剂的均聚,含有长的和可移动的羟烷基聚合物链.1998年,开发了一种用于有效去除污染水中有机污染物的吸附剂。 以环糊精为基础的材料被用作 一年后,获得了更令人惊讶的结果,表明不需要更高比例的环糊精就能达到有用的污染物去除性能,2000年,利用偶极解耦和高分辨率的交叉极化魔角纺。 利用魔角旋光光谱,我们得出结论,吸附的机制可以通过两种主要相互作用的存在来解释:环糊精分子形成包涵复合物和聚合物网络内的物理吸附.2005年,我们发现具有离子功能基团的交联多糖。 在2000年代末,一种具有两性离子交换特性的单一环糊精材料率先证明了单一环糊精材料可以替代两种传统的吸附剂,并申请了一种合成工艺的专利,该工艺可以同时去除多污染废水中的微量金属和有机污染物。 2010年初,本课题组以植物为生物指示剂,对木材、纸浆造纸、纺织、表面处理等行业的工业废水用环糊精材料处理前后的毒性进行了测定和比较,结果表明,多污染的废水可以得到有效的处理。 2010年代中期首次提出生物监测试验,证实了表面处理行业废水处理材料的工业规模商业化潜力。

Crini, G. (2020) Water-Insoluble Cyclodextrin-Epichlorohydrin Polymers. In: Crini, G., Forurmentin, S., Lichtfouse, E. (eds.) The History of Cyclodextrins. Springer, New York. pp. 345-394. https://www.springer.com/gp/book/9783030493073

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