基于贻贝仿生涂层锚定的聚季铵盐功能化非织造布用于高效吸附微塑料

本文提出了一种贻贝仿生涂层锚定大分子接枝策略，成功制备了具有高正电荷密度的聚季铵盐功能化聚丙烯非织造布（PP-g-PDMC）。该材料对微塑料（MPs）表现出高达62.93 mg/g的吸附容量，吸附行为符合Langmuir等温线和准一级动力学模型，对各种水体中的微塑料均具有高去除率和良好适应性，为水中微塑料的高效去除提供了新方案。

　　

Highlight

材料

聚丙烯非织造布购自泰达滤材有限公司。2,2'-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐（97%）、乙二醇二缩水甘油醚（70%）、盐酸半胱胺（98%）、邻苯二酚（99%）（CAT）、碘酸钾（99%）购自天津光复精细化工研究所。甲基丙烯酰胆碱氯化物（水中含量约80%）购自天津希恩思生化科技有限公司。丙酮购自天津船舰化学试剂技术有限公司。三乙烯四胺...

材料制备与表征

合成过程如方案1所示。在2,2'-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐（AIBA）存在下，将甲基丙烯酰胆碱氯化物（约80%水溶液）（DMC）聚合形成聚季铵盐，在反应后期加入盐酸半胱胺，通过硫醇-烯点击反应终止反应，生成胺封端的聚季铵盐（PDMC-NH₂），如步骤a）所示。然后，在邻苯二酚、碘酸钾（氧化剂）、PDMC-NH₂和多胺存在下，通过贻贝仿生共沉积在聚丙烯非织造布上形成涂层，并通过戊二醛和缩水甘油醚进行原位双交联策略提高稳定性。

结论

总之，我们提出了一种贻贝仿生涂层锚定大分子接枝策略，制备了能高效吸附微塑料的聚季铵盐功能化非织造布。通过优化反应条件，制备的改性吸附剂增重率高达118%。在10种基底材料表面的成功功能化证实了该策略保持了贻贝仿生技术不依赖于基底的普适性优点。稳定性测试表明，该材料在强酸、强碱和强有机溶剂中表现出良好的稳定性。吸附实验表明，PP-g-PDMC对多种微塑料具有高吸附容量（高达62.93 mg/g）和高去除率。吸附行为符合Langmuir等温线模型和准一级动力学模型。该材料对不同水体中的微塑料均表现出良好的适应性，并通过吸附茶水中的微塑料展示了其潜在应用前景。此外，还深入研究了吸附机理。这项工作为水中微塑料的去除提供了一种有前景的吸附剂材料。