聚多巴胺包覆的Fe3O4去除水体中的染料
作者：李晓燕;宋娟;张升晓;张媛媛;刘军深;徐强
作者机构：鲁东大学化学与材料科学学院,烟台264025;烟台市环境监察大队,烟台264003;鲁东大学化学与材料科学学院,烟台264025;鲁东大学化学与材料科学学院,烟台264025;鲁东大学化学与材料科学学院,烟台264025;鲁东大学化学与材料科学学院,烟台264025
来源：环境工程学报
ISSN：1673-9108
年：2015
卷：009
期：012
页码：5807-5812
页数：6
中图分类：X703
正文语种：chi
关键词：Fe3O4纳米粒子;聚合多巴胺;染料;吸附
摘要：多巴胺作为海洋贝类生物分泌的粘附蛋白的模拟小分子物质,在典型的海洋环境条件下能够发生自聚合反应覆盖到不同基质上.通过多巴胺的自聚合在磁性纳米Fe3O4表面包覆一层聚合多巴胺(PDA),得到Fe3O4/PDA复合材料.材料的热重分析,磁滞回线,透射电镜,红外光谱等表明PDA包覆到了Fe3O4的表面.PDA具有丰富的酚羟基和氨基,可以通过络合、配位、氢键、π-π堆积等多种作用与其他物质结合.采用亚甲基蓝和日落黄染料作为目标物考察
Fe3O4/PDA的吸附性能.研究表明,溶液pH对2种染料的吸附有显著的影响,随溶液pH的升高,阳离子染料亚甲基蓝的吸附容量显著增大,而阴离子染料日落黄吸附容量明显下降.由Langmuir吸附等温模型拟合出亚甲基蓝、日落黄的最大
聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征 聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征谷金钰1，李昊2，许文盛2，张平仓2 (1.水利部科技推广中心，北京100038；2.长江科学院水土保持研究所，湖北武汉430010) 摘要：饮用水短缺和水污染问题严重影响着人类和社会的发展。反渗透技术提供了一种高效经济的方法来生产纯水和处理废水，以缓解这个问题。但是，反渗透膜的污染尤其是生物污染严重制约着其高效应用。膜表面改性技术是提升膜抗污染性能的最常用手段，通过多巴胺盐酸盐(DA)在聚酰胺反渗透膜表面自聚，生成超薄聚多巴胺涂层(PDA)，进一步利用PDA涂层上的活性基团将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到反渗透膜表面，得到稳定持久的PDA-PEI改性反渗透膜。通过对改性膜的XPS测试，亲水性和抗菌性试验，得到以下结论：PDA成功涂层于反渗透膜表面，且PEI成功接枝于PDA涂层表面；PDA-PEI改性增大了膜表面的亲水性，提升了反渗透膜抗污染的能力，使其具有了一定的抗菌能力。关键词：反渗透膜；净水技术；表面改性；抗污染性；抗菌性1 研究背景随着全球人口的快速增长和水污染的 加剧，淡水资源短缺问题严重影响了人类健康、工业生产和农业灌溉等[1-2]。我国水资源短缺已成为制约社会经济发展
的一个重要因素[3-5]。而自反渗透技术诞生以来，已经取得了蓬勃发展，在海水淡化、苦咸水脱盐、纯水/超纯水生产等方面显示出巨大优势，广泛应用于生物、医药、食品、化工等行业[6-7]。但其在广泛应用的同时，也受到膜污染问题的困扰，反渗透膜的污染，尤其是生物污染，会造成反渗透膜通量和截留率下降，严重影响着反渗透膜的使用[8-10]。为了解决这个问题，研究者们做了大量工作，其中对现有反渗透膜进行表面改性是目前研究的热点[11-13]。通过表面改性可改变膜表面性质进而提升其抗污染性能，但现有改性技术大多只提升其抗有机污染的能力，而对其抗生物污染能力的影响效果不明显。本研究以陶氏化学生产的XLE超低压反渗透膜为原始膜，通过多巴胺在其表面的自聚，进一步接枝聚乙烯亚胺，以期同时提升其抗有机污染与生物污染的性能。 2 试验材料与试验方法2.1 试验材料反渗透膜选用陶氏化学(DOW)生产的XLE超低压反渗透膜。改性剂多巴胺盐酸盐(DA，生物级)与聚乙烯亚胺(PEI，纯度>99%)购自阿拉丁化学试剂有限公司。其他试剂次氯酸钠(分析纯)、氯化钠(分析纯)、异丙醇(分析纯)、三羟甲基氨基甲烷(超级纯)、盐酸(分析纯)、十二烷基三甲基溴化胺(分析纯)均购自国药集团化学试剂有限公司。2.2 PDA-PEI改性膜的制备本试验通过多巴胺在商业反渗透膜表面的自聚在反渗透膜表面形成超薄 聚多巴胺涂层(PDA)，再利用PDA涂层上的活性基团与PEI
系来调控纤维素的溶解和多层次结构；相比于NaOH/Urea/H2O等体系中的OH-，F-离子是一种尺寸更小、电负性更大的基团，具有更好的参与纤维素分子中氢键竞争的能力。同时，从理论上讲，F-离子也将参与水分子间的氢键竞争，解离由于氢键作用而高度缔合的水分子，让更多的高活性水分子参与纤维素分子中氢键的竞争或屏蔽，提高纤维素分子在水体系中的稳定存在（即提高溶液稳定性）。 为此，我们将以前期工作为基础，以农作物秸秆纤维素为研究对象，希望通过引入氢键竞争体系实现其可控溶解和多层次结构调控。首先，通过模拟计算和实验研究，对典型秸秆纤维素的分子内和分子间氢键进行系统研究，揭示氢键在秸秆纤维素多层次结构构筑中的作用机理。其次，通过研究环境条件等物理化学作用对秸秆纤维素中氢键和多层次结构的影响规律，阐明外加氢键基元参与纤维素分子中氢键竞争、解离和屏蔽机制。在水等环保型溶剂体系中，引入F-离子等小体积、强电负性基团，研究其对纤维素分子间/分子内氢键、以及水分子缔合体中氢键竞争的物理化学过程，优化出合理的水基纤维素溶剂体系及其适用的纤维素结构。对秸秆纤维素溶液的热力学、流变学、加工等性能进行研究，建立基于氢键竞争和屏蔽作用的秸秆纤维素可控溶解和微纳结构调控方法。这些目标的实现，对于生物质材料的环保化资源利用，具有重要的科学意义。 多重载药纳米CaP/聚多巴胺支架的仿生组装及 程序化释药研究 屈树新*（材料学院） 1 概述 骨缺损修复材料是临床上需求量最大的生物材料之一，人口老龄化、疾病及工业、交通和运动事故等意外所致的骨折或骨缺损等患者每年达数百万人，且有日益增多的趋势。临床骨缺损修复包括一系列程序化的复杂过程，主要因为：第一，由于临床处置困难和不当易导致较高的骨愈合感染等并发症，即骨缺损合并感染，是临床治疗中较为棘手的难题，不合理的治疗容易使病情慢性化，甚至发展为感染性骨延迟愈合或骨不愈合；第二，术后容易产生疼痛，需要给予药物预防骨科围手术期的疼痛；第三，临床许多骨缺损与疾病有关，如骨肿瘤、骨结核等，需要多种治疗骨科疾病药物联合或分期用药，协同作用，增强疗效，降低毒副作用；第四，为避免大体积或病理情况下骨缺损发生延迟愈合或不愈合，常需要载入药物以促进和诱导新骨生长。近年来，随着组织工程技术的发展，药物的范围已延伸至生长因子、细胞激酶、活性蛋白和非病毒基因（DNAs和RNAs）等，本申请书中“药物”也沿用该定义。基于上述分析，骨愈合的修复过程中分别需要多种药物，在不同阶段刺激作用不同组织、细胞。常见的口服、静脉注射等给药方式不仅对机体有一定的副作用，而且药物的输运可能受到某些组织的屏障作用，或者因骨创伤处的血供被破坏，难以在病灶部位给予有效剂量的药物。 *作者简介：屈树新，女，教授。 ?16?
类聚多巴胺涂层—没食子酸/己二胺交联薄膜的制备与性能研究大多数生物医用材料如心血管支架、人工骨以及生物传感器等都需要通过表面改性赋予一定的生物功能。目前被广泛采用的表面改性技术也存在一些局限,如仪器昂贵、操作复杂、反应条件和改性基底要求苛刻,而且所需试剂不易获得。 此外,改性后有的结构不稳定生物分子容易流失,有的反应性官能团单一导致接枝生物分子单一,有的具有一定的细胞毒性。因此,开发一种廉价的、操作简单的、适用于多种生物材料的、生物相容性良好的,并具有多种反应性官能团可固定多种生物分子被赋予多种生物功能的新型表面改性方法是很有必要的。 本文借鉴聚多巴胺涂层沉积原理,利用含有邻酚羟基结构的没食子酸(GA)与含有两个伯胺基的己二胺(HD)通过酸碱中和反应、迈克尔加成反应和西佛碱反应,在多种生物材料表面共聚沉积了GAHD薄膜。并通过叶变换红外光谱(FTIR)、X 射线光电子能谱(XPS)、飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等材料学表征手段,证明了GAHD薄膜被成功地沉积在医用不锈钢(SS)、Ti、TiNi、TiO2、Glass以及聚四氟乙烯(PTFE)表面,研究了GAHD薄膜化学结构、反应原理和成膜过程。 利用比色法、FTIR、XPS和AFM通过单因素实验分别研究了基础浓度、反应体系有无Tris、沉积层数、成膜时间以及反应温度五个反应参数对GAHD薄膜表面的胺羧基密度的影响。并进一步利用GAHD薄膜表面氨基、羧基和醌基固定了纤维连接蛋白(FN)\肝素(HEP)＼层粘连蛋白(LN)三种生物分子,并通过免疫荧光染色、酶联免疫吸附实验(ELISA)定性、定量证明了三种生物分子被成功固定在GAHD薄膜表面。 更进一步地,心血管支架植入人体后,同样面临很多急需解决的问题,例如支