CN102765844A - 含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法 - Google Patents

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CN102765844A CN2011101133454A CN201110113345A CN102765844A CN 102765844 A CN102765844 A CN 102765844A CN 2011101133454 A CN2011101133454 A CN 2011101133454A CN 201110113345 A CN201110113345 A CN 201110113345A CN 102765844 A CN102765844 A CN 102765844A
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戴志飞
李守柱
岳秀丽
梁晓龙
冯珊珊
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Abstract

本发明旨在提供一种含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，从而解决现有去除水中疏水性有机物的方法不是很有效的问题。这项技术只需要通过在疏水性有机污染物污染的水中进行简单的硅氧烷脂质和疏水的Fe3O4分散，就可以借助硅氧烷脂质的疏水尾部将疏水有机污染物捕获，并将疏水的Fe3O4一同包裹到形成的脂质双层中，形成携带疏水有机污染物的含脂质双层的SiO2磁性粒子，结合磁分离达到去除疏水有机污染物的目的。这种方法可应用于治理污水，改善人类生活环境，提高人们的生活质量。

Description

含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法
技术领域
发明属于环境与生物材料的交叉领域，涉及一种使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法。
背景技术
持久性有机污染物(及疏水有机污染物)绝大部分是亲脂性有机物，通常在水中的含量极低。然而，疏水有机污染物可在水环境中长时间存在并在生物体脂肪组织内富集，对人体健康有巨大危害。水中疏水有机污染物的去除已引起国内外的高度关注。因此，去除水中疏水有机污染物的方法研究已成为各国研究的重点。活性碳吸附是目前去除水中有机物的最常用也是最有效的方法，但目前的研究与应用表明，使用活性碳去除水中微量有机污染物仍不是很理想而且活性碳用量大。因此，在未来一段时期，发展新型吸附剂及创新技术仍是清除疏水有机污染物的当务之急。亲脂性有机物对生物体的毒性主要是由于其在脂类中富集，我们可以利用这一原理来研制去除水中亲脂性有机物的仿生材料和方法。因此，我们利用一种特殊的硅氧烷脂质，仿细胞膜结构的仿生脂质(有机/无机硅氧烷脂质，类似于细胞膜组成成分磷脂，具有两条疏水尾和一个极性头组成)。硅氧烷脂质能形成含脂质双层的微囊泡，硅烷头部继而水解为硅醇，硅醇间缩水形成无机二氧化硅硅氧网络，其中无机二氧化硅表面具有生物相容性，同时也使其具有生物惰性和形态结构的稳定性。在此思想基础上我们只需要通过一个简单的有机/无机硅氧烷脂质和疏水的Fe3O4分散，就可以在疏水有机污染物水溶液借助硅氧烷脂质疏水的尾部特殊结构将疏水有机污染物捕获，并将疏水的Fe3O4一同包裹到脂质双层中，形成含脂质双层的SiO2磁性粒子，最后利用磁分离达到去除目的。因此这种方法可应用于治理污水，改善人类生活环境，提高人们的生活质量。
发明内容
本发明是为了解决现有方法去除水中有机污染物不是很有效的问题，而提供一种含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法。
本发明的含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法按以下步骤进行：一、取硅氧烷脂质单体和疏水的Fe3O4按照一定的比例疏水有机污染物溶液中，二、将其分散0～30分钟，然后放置0～10小时。三、将捕获疏水有机污染物的含脂质双层的SiO2磁性粒子磁分离。
步骤一中所述的硅氧烷脂质吸附剂是一种能形成含脂质双层的SiO2磁性粒子的硅氧烷脂质结构，由可水解的头部(R1O)3Si头部、连接基团和两条疏水的尾组成；其硅氧烷脂质单体结构式如下所示：(R1O)3SiCH2CH2CH2R4NR2R3式中R1，可选用CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2、(CH3)2CH等所有小于5个碳的短链烃基及所有能够水解形成硅醇的基团。结构式中R2和R3，可选用辛基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基等所有小于26个碳的疏水长链烃基及其衍生物。结构式中R4可选用：-NHCO-，-CO-，-NHCOCH2CH2CO-，-NHCOCH2CH2CONHCH2CO-，-N(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CONHCH2CO-。
步骤一中所述的硅氧烷脂质是一种能形成含脂质双层的SiO2磁性粒子的硅氧烷脂质，其特征在于步骤一中所述的硅氧烷脂质也可以是如下一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure BSA00000487828600021
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R5为-CO(CH2)5N(CH2)2(CH2)3Si(X)3Y、-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基，Y为卤代基；a等于2或3。
步骤一中所述的硅氧烷脂质是一种能形成含脂质双层的SiO2磁性粒子的硅氧烷脂质，其特征在于步骤一中所述的硅氧烷脂质也可以是如下一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure BSA00000487828600022
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3；X1为-H，-CH3，CH3O-，卤代基或-NO2；Y1为-H，-CH3，CH3O-或卤代基。
步骤一中所述的硅氧烷脂质是一种能形成含脂质双层的SiO2磁性粒子的硅氧烷脂质，其特征在于步骤一中所述的硅氧烷脂质也可以是一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure BSA00000487828600031
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3。
步骤一中所述的硅氧烷脂质是一种能形成含脂质双层的SiO2磁性粒子的硅氧烷脂质，其特征在于步骤一中所述的硅氧烷脂质也可以是一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3。
步骤一中所述的硅氧烷脂质是一种能形成含脂质双层的SiO2磁性粒子的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3；X2为-H，-CH3，CH3O-或卤代基；M为与卟啉环配位的金属离子。
步骤一中所述的疏水性有机污染物，包括艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、氯丹、七氯、灭蚁灵、毒杀芬(酚)、滴滴涕、六氯苯、多氯联苯、多氯代二苯并二恶英、多氯代二苯并呋喃或其他持久性有机污染物及其它疏水性有机污染物中的一种或几种的混合物等。
步骤二中所述的分散方式可以是自发溶解、搅拌、超声、溶液注入等方法。
附图说明
图-1在狄氏剂水溶液中超声硅氧烷脂质和疏水的Fe3O4捕获狄氏剂后形成含脂质双层的SiO2磁性粒子过程示意图。
图-2含脂质双层的SiO2磁性粒子的透射电镜图：a)低倍观察磁性杂化SiO2杂化粒子，b)一个高倍观察的含脂质双层的SiO2磁性粒子。
图-3用磁场分离含脂质双层的SiO2磁性粒子效果a)磁场分离前，b)磁场分离后
图-4硅氧烷脂质和捕获狄氏剂的磁性含脂质双层的SiO2粒子FT-IR图
图-5不同硅氧烷脂质剂量对去除率的影响
图-6不同温度对含脂质双层的SiO2磁性粒子去除率的影响
图-7不同狄氏剂起始浓度对含脂质双层的SiO2磁性粒子去除率的影响
图-8含脂质双层的SiO2磁性粒子和活性炭吸附剂去狄氏剂的对比
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法按以下步骤进行：一、取硅氧烷脂质和疏水的Fe3O4按照1mg∶0.01～1mg比例加入到0.1～1000ml的疏水有机污染物溶液中，二、将其分散0～30分钟，然后放置0～10小时。
三、将捕获疏水有机污染物的含脂质双层的SiO2磁性粒子磁分离。
本实施方式所采用的硅氧烷脂质单体是一种能形成含脂质双层的SiO2磁性粒子的硅氧烷脂质，由可水解的头部(R1O)3Si头部、连接基团和两条疏水的尾构成；其单体结构式如下所示：(R1O)3SiCH2CH2CH2R4NR2R3式中R1，可选用CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2、(CH3)2CH等所有小于5个碳的短链烃基及所有能够水解形成硅醇的基团。结构式中R2和R3，可选用辛基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基等所有小于26个碳的疏水长链烃基及其衍生物。结构式中R4可选用：-NHCO-，-CO-，-NHCOCH2CH2CO-，-NHCOCH2CH2CONHCH2CO-，-N(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CONHCH2CO-。
本实施方式所去除的疏水性有机污染物，可以是艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、氯丹、七氯、灭蚁灵、毒杀芬(酚)、滴滴涕、六氯苯、多氯联苯、多氯代二苯并二恶英、多氯代二苯并呋喃以及其他持久性有机污染物或其他疏水性有机污染物中的一种或几种的混合物。
本实施方式使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，工艺简单，反应条件温和，易操作，重现性好，环境友好，具有很好的应用前景。
本实施方式使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法中，分散时间可以是0～30分钟。
本实施方式使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法中，硅氧烷脂质单体用量可以是每0.1～1000ml的疏水有机污染物溶液中加入1mg。
本实施方式使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，分散后静置疏水有机污染物溶液0～10小时。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的硅氧烷脂质为一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure BSA00000487828600051
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3；X1为-H，-CH3，CH3O-，卤代基或-NO2；Y1为-H，-CH3，CH3O-或卤代基。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的硅氧烷脂质为以下一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure BSA00000487828600061
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的硅氧烷脂质为以下一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure BSA00000487828600062
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的硅氧烷脂质为一种能形成含脂质双层的SiO2磁性粒子的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure BSA00000487828600071
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3；X2为-H，-CH3，CH3O-或卤代基；M为与卟啉环配位的金属离子。
具体实施方式六：本实施方式使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，在水溶液中超声硅氧烷脂质和疏水的Fe3O4捕获疏水有机污染物形成含脂质双层的SiO2磁性粒子的原理示意图如图-1，由于狄氏剂是疏水的有机烃的氯化物，是疏水的脂溶结构，硅氧烷脂质的两条烃链也是疏水的结构，故当在水中超生分散脂质时会使脂质两条疏水烃链和水中狄氏剂有充分接触的机会，利用烃链和狄氏剂的疏水相互作用力捕获到含脂质双层的SiO2磁性粒子的自组装体的疏水双层中。在水溶液中超声硅氧烷脂质捕获狄氏剂形成含脂质双层的，最终经三乙氧基头部溶胶凝胶形成含脂质双层的SiO2杂化粒子。以达到去除狄氏剂的目的，但是进一步分离含脂质双层的SiO2粒子仍然是一个麻烦的步骤，故将磁分离与硅氧烷脂质捕获狄氏剂相结合，将是更好的解决方法。在超声硅氧烷脂质的同时将疏水的Fe3O4一同加入，超声硅氧烷脂质捕获POPs的同时，也将疏水的Fe3O4一同载入的脂质双层中，最终经三乙氧基头部溶胶凝胶形成含脂质双层的SiO2磁性粒子(-Si-OCH2CH3+H2O→-SiOH+CH3CH2OH，-SiOH+-SiOH→-SiOSi-+H2O)。
当在狄氏剂水溶液中超声硅氧烷脂质和疏水的四氧化三铁时，硅氧烷脂质的疏水长链与疏水的四氧化三铁油酸疏水长链通过疏水作用，形成了磁性的含脂质双层的SiO2杂化粒子，在这个形成过程中硅氧烷脂质的两个疏水长链将疏水的狄氏剂捕获到磁性的含脂质双层的SiO2杂化粒子中，图-1是形成的含脂质双层的SiO2磁性杂化纳米粒子的透射电镜图片，含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子保持了完整的球形结构。可以清晰地看到四氧化三铁以黑点的形式存在。透射电镜观察含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子直径大约在200nm，与用DLS观察的光谱粒径(239nm)基本一致。
但是含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子的粒径呈现了一个较宽的分布，这是利用超声形成囊泡的一个典型特征。在醋酸双氧铀作为染色剂下，囊泡的外层脂质双层可以清晰可见(图-2b)。由于形成的囊泡是多室囊泡，同时在球形投影到平面上所以视觉看上去粒子在中间。这和囊泡包水溶性的四氧化三铁不同，包水溶性的四氧化三铁后会有大量的游离四氧化三铁在囊泡外出现，而在形成的磁性囊泡样品中，囊泡外没有游离的四氧化三铁，这也说明利用囊泡包载疏水的四氧化三铁远比包载水溶的四氧化三铁更有优势的地方。此外在图-2b中我们同时可以看出，囊泡中的四氧化三铁呈分散分布，这说明疏水的四氧化三铁被牢牢镶嵌在多室脂质双层中，减少了四氧化三铁聚集的可能性。在另一方面，形成的含脂质双层的SiO2杂化粒子的表面具有大量的硅羟基，从而使囊泡具有较好的亲水性，使磁性囊泡具有一定的水分散性，使其与污水有充分接触的表面。这也是利用纳米吸附材料的另一个巨大的优势性能。
将磁性纳米四氧化三铁包载在含脂质双层的SiO2杂化粒子中，不但提高了四氧化三铁的稳定性，保持了磁性，而且有利于分离。解决了纳米吸附剂含脂质双层的SiO2杂化粒子分离难的问题。在图-3含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子表现出了很好的磁性，表明含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子将在去除疏水有机污染物方面有很好的应用前景。在烧杯侧部放置一块钕铁硼强磁铁，悬浮在水溶液中的粒子迅速沉降聚集至瓶的侧部。
本实施方式中含脂质双层的SiO2磁性粒子红外结构如图-4，FT-IR检测进一步表明了含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子的成功地形成，图-4上边的曲线是所使用的硅氧烷脂质，硅氧烷脂质在3362cm-1处出现了N-H伸缩振动特征峰，此峰来自硅氧烷脂质的脲键的N-H键。在1630cm-1处出现了脲键(-NHCON＝)的红外特征振动峰(vC＝O，amide I)，硅氧烷脂质在1540cm-1处附近出现了1个弯曲振动特征峰，这个峰也来自硅氧烷脂质的脲键的N-H键。硅氧烷脂质在2900cm-1处附近出现了3个伸缩振动特征峰，这3个峰来自硅氧烷脂质的饱和烃基的-CH3、-CH2-基团。硅氧烷脂质在722cm-1处附近出现了1个尖锐的振动特征峰，这个峰也来自硅氧烷脂质的两个饱和长链烃基的(CH2)n(其中n＞4)面内摇摆振动吸收，表明长链的烷基存在。在含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子(图-4)中622cm-1处的特征吸收带是来自Fe-O-Fe键，标志着Fe3O4磁性纳米粒子的存在。比较图-4中的脂质和含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子曲线，一个宽而且强的特征吸收带在1120cm-1处是来自Si-O-Si键，证明二氧化硅的网络形成。一个肩峰在3557cm-1处是来自Si-OH的特征峰。这表明用这一方法已成功将Fe3O4包被在含脂质双层的SiO2杂化粒子中，以便将捕获狄氏剂后形成含脂质双层的SiO2杂化粒子进行磁分离。740cm-1处出现了狄氏剂的C-Cl伸缩振动的特征峰，这表明狄氏剂已被吸附在含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子里。
本实施方式中利用不同剂量的硅氧烷脂质去除水溶液中的持久性有机污染物狄氏剂。图-5显示了狄氏剂去除所用的功能性硅氧烷脂质剂量与狄氏剂去除的关系。硅氧烷脂质从1.0mg剂量到9.0mg剂量(每10ml狄氏剂溶液)，去除率从54.0％上升至70.0％，再降到57.0％，又再升到68.0％。在1.0～3.0mg阶段这是由于可用性疏水烷基剂量逐渐增加的原因。这些结果表明随着硅氧烷脂质的增加，囊泡提供了更大的比表面积和更多的吸附位点。所以在以后的试验中我们将硅氧烷脂质剂量定为3.0mg。
本实施方式中温度对含脂质双层的SiO2磁性粒子吸附效果有影响，图-6给出了狄氏剂温度对其去除程度的影响。温度是影响吸附的一个重要因素，因为温度影响狄氏剂在水中的溶解度，以及吸附平衡常数，所以温度将影响狄氏剂的吸附。我们也考查了不同温度对硅氧烷脂质对狄氏剂去除的影响。结果显示在图-6，从4℃升到40℃，硅氧烷脂质对狄氏剂去除略呈逐渐减小趋势，这一结果与理论相符。这也验证了此吸附是物理吸附，是一个放热过程。从这个结论看，低温有利于狄氏剂的去除，但是考虑到升高温度以及降低温度都会不利于应用，而且温度的影响也很小，所以使用硅氧烷脂质去除狄氏剂不应升高温度以及降低温度，而应在正常水温下处理即可。
本实施方式中含脂质双层的SiO2磁性粒子具有去除狄氏剂的能力，这表明含脂质双层的SiO2磁性粒子的脂质双层在吸附狄氏剂过程中发挥了重要作用。含脂质双层的SiO2磁性粒子具有特殊的脂质双层结构是含脂质双层的SiO2磁性粒子表现出对狄氏剂的极好吸附能力的重要因素之一。持久性有机污染物，因其疏水性，可被捕获到脂质双层含脂质双层的SiO2磁性粒子材料的疏水区域内。疏水作用是吸附的主要因素。亲脂性的狄氏剂在水中的低溶解度导致它容易依靠疏水作用被硅氧烷脂质疏水长链捕获进脂质双层中。
本实施方式中图-7很好表明了狄氏剂初始浓度对污染物的去除程度的影响。可以很容易地看出，去除率是随着狄氏剂的初始浓度(8.0～128μg/L)的增加而增加。在狄氏剂的初始浓度为8.0μg/L时，去除率为55.0％，当狄氏剂的初始浓度增加到32.0μg/L时，去除率超过了83.9％，当狄氏剂的初始浓度增加到64.0μg/L时，去除率超过了88.5％，这一结果与早期的很多根据不同的污染物和不同方法的研究结果相似。总体上去除率随着狄氏剂的初始浓度的增加而增加，在32.0μg/L浓度下去除率超过了80.0％，在64.0μg/L以上去除率将近90.0％。
本实施方式中该法优于活性炭吸附剂，活性炭吸附剂不仅是现阶段工业上常用的处理水体中有机污染的吸附材料，同时也是工业化水处理当中常用的吸附其它有机污染物及微小粒径污染物的吸附材料。活性炭吸附材料具有易生产、价格低、运输购买方便及可重复利用等特点。但其也存在固有的缺点。如处理低浓度的疏水有机污染物时吸附去除率低、重复利用成本过高、选择性差等。因此我们比较了含脂质双层的SiO2磁性粒子与活性炭颗粒吸附剂的吸附效果关系，图-8很好的表明了磁性含脂质双层的SiO2磁性粒子和活性炭颗粒作为对照时初始浓度对污染物的去除程度的影响。可以很容易地看出(图-8)，活性炭吸附材料去除率也是随着狄氏剂的初始浓度(8.0～128μg/L)的增加而增加。在狄氏剂的初始浓度为8.0μg/L时，去除率为44.0％，当狄氏剂的初始浓度增加到32.0μg/L时，去除率超过了71.0％，当狄氏剂的初始浓度增加到64.0μg/L时，去除率超过了81.0％，这一结果与上面的含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子的研究结果相似。总体上含脂质双层的SiO2磁性杂化粒子去除率均优于活性炭吸附材料。

Claims (10)

1.使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物。这一方法是基于在水中将有机/无机硅氧烷脂质和疏水的Fe3O4分散，利用有机/无机硅氧烷脂质的疏水双链结构将疏水有机污染物捕获到其形成的疏水双层中，并将疏水的Fe3O4一同包裹到脂质双层中，从而形成含有包裹疏水有机污染物的含脂质双层的SiO2磁性粒子，之后结合磁分离达到去除疏水有机污染物的目的。本发明所使用的含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法按以下步骤进行：一、取硅氧烷脂质单体和疏水的Fe3O4按照一定的比例加入到疏水有机污染物溶液中，二、将其分散0～30分钟，然后放置0～10小时。三、然后将捕获疏水有机污染物的含脂质双层的SiO2磁性粒子磁分离。
2.根据权利要求1所述的使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，其特征在于硅氧烷脂质结构为：(R1O)3SiCH2CH2CH2R4NR2R3(硅氧烷脂质)。结构式中R1，可选用CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2、(CH3)2CH等所有小于5个碳的短链烃基及所有能够水解形成硅醇的基团。结构式中R2和R3，可选用辛基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基等所有小于26个碳的疏水长链烃基及其衍生物。结构式中R4可选用：-NHCO-，-CO-，-NHCOCH2CH2CO-，-NHCOCH2CH2CONHCH2CO-，-N(CH3)2CH2CH2CH2CH2CH2CONHCH2CO-。
3.根据权利要求1或2所述的使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，其特征在于步骤一中所述的硅氧烷脂质也可以是一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure FSA00000487828500011
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R5为-CO(CH2)5N(CH2)2(CH2)3Si(X)3Y、-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基，Y为卤代基；a等于2或3。
4.根据权利要求1或2所述的使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，其特征在于步骤一中所述的硅氧烷脂质也可以是如下一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure FSA00000487828500012
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3；X1为-H，-CH3，CH3O-，卤代基或-NO2；Y1为-H，-CH3，CH3O-或卤代基。
5.根据权利要求1或2所述的使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，其特征在于步骤一中所述的硅氧烷脂质也可以是如下一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure FSA00000487828500021
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C1a烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3。
6.根据权利要求1或2所述的使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，其特征在于步骤一中所述的硅氧烷脂质也可以是一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure FSA00000487828500022
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3。
7.根据权利要求1或2所述的使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，其特征在于步骤一中所述的硅氧烷脂质也可以是一种基于季戊四醇的硅氧烷脂质，其结构通式如下：
Figure FSA00000487828500023
其中
R1为C6～C18烷基；R2为C6～C18烷基；R3为-CO(CH2)2CONH(CH2)3Si(X)3、-CO(CH2)3CONH(CH2)3Si(X)3或-CONH(CH2)3Si(X)3，其中X为乙氧基或甲氧基；a为2或3；X2为-H，-CH3，CH3O-或卤代基；M为与卟啉环配位的金属离子。
8.根据权利要求1或2所述的使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，其特征在于步骤一中所述的有机污染物可为艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、氯丹、七氯、灭蚁灵、毒杀芬(酚)、滴滴涕、六氯苯、多氯联苯、多氯代二苯并二恶英、多氯代二苯并呋喃以及其他持久性有机污染物或疏水性有机污染物中的一种或几种的混合物等。
9.根据权利要求1或2所述的使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，其特征在于步骤一中所述的投加的硅氧烷脂质单体和疏水的Fe3O4比例按照1∶0.01～1质量比投加。
10.根据权利要求1或2所述的使用含脂质双层的SiO2磁性粒子用于去除有机污染物的方法，其特征在于步骤一中所述的硅氧烷脂质单体和疏水有机污染物溶液投加比例可以是1∶100～100000，硅氧烷脂质单体在溶液中分散时间可以是0～30分钟，溶液放置时间可以是0～10小时。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104840422A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 北京大学 一种长循环硅质体及其制备方法
US10011617B2 (en) 2014-09-26 2018-07-03 The Chemours Company Fc, Llc Isocyanate derived organosilanes

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101596456A (zh) * 2009-07-06 2009-12-09 中北大学 具有核壳结构的TiO2/SiO2/Fe3O4纳米颗粒及其制造方法
CN101721971A (zh) * 2009-12-10 2010-06-09 上海交通大学 纳米水处理剂及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101596456A (zh) * 2009-07-06 2009-12-09 中北大学 具有核壳结构的TiO2/SiO2/Fe3O4纳米颗粒及其制造方法
CN101721971A (zh) * 2009-12-10 2010-06-09 上海交通大学 纳米水处理剂及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104840422A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 北京大学 一种长循环硅质体及其制备方法
US10011617B2 (en) 2014-09-26 2018-07-03 The Chemours Company Fc, Llc Isocyanate derived organosilanes

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