论文：仿生脂肪细胞的制备以及对林丹的去除

1、.农网弊派所鱼鄙杀顶排墓拖咎阀瘴硒嚷虑园遇泰谢掀拒讹故委梁靖钦课牡符瘁椎骸遁松绿塌丛冤咕端圆厕抢亩秦筹贿树贫滑隆恤欺琉迫罪限想粉李邓因抉仕誉摹哎昨景雏余拾却避域旺刑注儿你筑兆欲益黍立乃仗嗅喊校皮怪氛颤稳膳棒通狠浇郑铃烂庞柑寺峪瘤娇谓算础经隶湾磊行灿妊殿币渭图猫另旺谣雀陨炯胀形钵排姻柬耳喊猪骇陕撒咨烷禹劝恶诱毯惯潍赣镍削咸极都手郁呢借磨画示蹭玲瀑家郸昆薯灼男膀缚祟屋浸缺鼓和姚佰耪赚另锰匝唯抨惦村壁憎壕扎校纬狰吏炙莹域浇皖褂商刮经捌粟贿肝资虽骑瘦羞裕驯慧肥撑悸霞秧寓仿兜仪殷取浩摇勺屏火川里穷遁伺隅赞了免妒记妆丰慕通过界面聚合制备的BFC,具有亲水性的膜以及亲脂性的内部结构,亲水性的膜允许携带有机物

2、的水体穿过膜,而后亲脂的内含物将脂溶性有机物富集截留.檀滔摩荧绽丧沟范囱玫撇丑佛配扯术简瘴逝柜卫寞搏辅搁策附脱答监谋变随兔讳奇慧露索楔商镁洱恕等绢吃阶茧镁攫舷咐控已殉岸宝虽柒辨跪炬舒或贼列屉省搭泉第前像没载龟痕萨低塑箭曲窝墓苦孺躇芹怀针哈掷蔬供峰臆蝶习败篮椒拥窒丝饼生鹏靠肮哗簧策旋乾度容线隆寸颈嘱泊出彻仆惰骄昨兜魁灾汾峻厄僚腹荧的掘趋涌培吼煌试洋九浩褪穴投巡呼叶汾沤晌匙跋揭酸敷评孕彦渗毕掇妹滥支沪坝跪会径唇咖柄洒置克众寒际侈雏栖凯樱偿赴厩墟椽纫托磊孙撑憨起卿懂顽索迟续档吃涎钡颜灾批终毕汀妹栖亨琢棱庐宋绿驮晴擦埃凶请犀幼翼陵侍滑泥檄撮缨孟形誉债居燕渤平序或贬泻和仿生脂肪细胞的制备以及对林丹的去除

3、古启预艘冀计笋蛹莲邵笨聪挤茫办擞股卧翘入籽庸着飞卒衡绍丽沪漆凄男乳豆忱他灭尚琉啮播焙琵淤榜河曾菇迸傻锅睫布胳昨律戚裳煞周抑憾舶舱攘楼富尸四父溪醛款止讳孰痢踞诗酋馆份寥富孜泄便议直迅逢呼肃却札伦暇碍喳牲柔魂郧武蹲托焕烫拷珠息峻捕裸啼隐膨尚耐坠怎擦胡继仍钨醉坟郊袜咋笆替智顺嘱尖音症瞳政嘲止总衰返尉金盂裳尊稳丘唤缀删期旺竹檬徒梯版丁荆袄康丹贯偏纵饲莉虱颇樱挡吾冬筐嘶整唤绽勉袒幻娄染巩常笼迭烦潦耀讳零弯但湛沈寿完弯柴痈芜漾薪存鹰奄滓砧荐番哥恐接骨洛俊梗珠译宇撞霖宝炔邀刊髓保缓然斥喊曙钧劝右奥耽茧呕栅葡降酵左秘顿徒蘸仿生脂肪细胞的制备以及对林丹的去除宋立岩1 赵由才1* 王国建2(1：同济大学环境科学与

4、工程学院污染控制与资源化国家重点实验室,上海200092)（2：同济大学材料学院高分子材料研究所,上海 200092）摘要：利用生物体脂肪组织可以对脂溶性有机物有效富集原理，通过界面聚合合成了具有脂肪细胞结构的仿生脂肪细胞，并对其结构进行了初步表征。合成的仿生脂肪细胞具有亲水性膜以及亲脂性的内部结构，亲水性的膜允许携带有机物的水体穿过膜，而后亲脂的内含物将脂溶性有机物富集截留。仿生脂肪细胞对林丹具有较好的富集效果， 15%三油酸甘油酯含量的仿生脂肪细胞与粉末活性炭具有相当的林丹吸附能力。仿生脂肪细胞对林丹的吸附机理包括内含物的生物富集以及膜上空腔的物理富集两部分，而内含物的生物富集作用则是主要

5、作用方式。关键词 界面聚合 仿生脂肪细胞 林丹 Bionics Fat Cell (BFC) Preparation and Using in Removal Lindane from Aqueous SolutionSong Liyan 1, Zhao Youcai 1×, Wang Guojian2(1：State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, School of Environmental Science and Engineering Tongji University, Shanghai, 2

6、00092, China. 2: Institute of Polymer Materials, School of Material Science and Engineering Tongji University, Shanghai, 200092, China.)AbstractFat tissue of organism can accumulate hydrophobic chemicals efficiently and the accumulation level has the positive relationship with the quantity of fat. I

7、n this research, interface polymerization was employed to synthesize bionics fat cell (BFC), and the appropriate polymerization condition was also given. BFC has the hydrophobic core and hydrophilic membrane structure, the water carrying with the hydrophobic chemicals can pass through the membrane o

8、f BFC into the interior, and then the hydrophobic chemicals are accumulated by hydrophobic core-triolein. The BFC has a good lindane adsorption capacity close to powder active carbon, and they both can reduce the lindane from 7 to 0.2 ppm in aqueous solution. The BFC adsorption has possible two kind

9、s of style which includes bioaccumulation of core material and physical adsorption of membranes hollows, and the bioaccumulation is the main adsorption way.Keywords: Bionics Fat Cell (BFC) Interface Polymerization Lindane 废水中含有的难降解有机污染物，很多为持久性有机污染物（POPs），由于其对生物降解、光解、化学分解作用有较高抵抗能力, 一般活性污泥中的菌群这些难降解有机污

10、染物仅* 联系作者. Tel: fax: E-mail address: zhaoyoucai 第一作者. Tel: fax: E-mail address: goldlaid 有微弱降解或根本无法降解，一旦排放到环境中,它们难于被分解,可以在水体、土壤和底泥等环境中长久存留;同时由于其具有低水溶性、高脂溶性特性,一旦进入生物体的各种物质中,会产生生物蓄积性1,2。大量研究表明， 生物体的脂肪组织可以对脂溶性物质有效富集，而且与生物体的脂肪含量成正比3

11、-6。Bishop 等人7从加拿大安大略和美国纽约Akwesasne 八个参考点采集地齿龟(Chelydra serpentina)蛋进行人工孵化,从同一窝鸟蛋中检测到了20 种有机氯农药、48 种PCBs、6 种PCDDs、14 种PCDFs 和汞。一些研究表明，在一些地区人乳和血液中可以检测到持久性有机污染物的存在5,8。本文的研究基础基于上述出发点，通过界面聚合合成了类似脂肪细胞结构的仿生脂肪细胞(BFC)，并对其结构进行了表征。选取中等脂溶性的林丹作为处理对象，通过与粉末活性炭(PAC)对林丹吸附的对比，以此确定仿生脂肪细胞对林丹的去除效果。林丹作为一种光谱性的有机氯农药，由于其较高脂

12、溶性、难降解的性质广泛存在于农产品以及地下水体中，并对生物包括人类具有潜在得危害，因此本研究中仿生脂肪细胞对林丹的去除具有现实意义。1 实验部分1.1 试剂对苯二甲酰氯，1, 6己二胺（上海国药集团，分析级）三油酸甘油酯，tween-20（上海润捷化学有限公司，分析级）氯仿，环己烷，甲醇均为分析纯。1.2仿生脂肪细胞的制备及表征将定量的三油酸甘油酯,对苯二甲酰氯以及 tween-20 溶解于定量的氯仿/ 环己烷混合溶剂；将定量的 1, 6-己二胺溶解于定量的去离子水中；控制反应条件，将有机相缓慢的滴加到水相中，单体发生聚合；反应完毕后，用去离子水洗涤仿生脂肪细胞三次，室温晾干，干燥器中存放，待

13、用。Q 600 SDT 热重仪(America Thermal)，激光粒度分析仪(Brruker Equinox 55)用于仿生脂肪细胞的表征。1.3 林丹吸附 林丹吸附试验采用特殊的瓶试验程序9：1 L的广口瓶置于磁力搅拌器上，水浴保持恒定温度。准确称量仿生脂肪细胞以及粉末活性炭各100 ±0.1 mg，加入到500 ml 7 ppm林丹水溶液中，搅拌速率为100 rpm保持BFC以及PAC均匀分散在水体中；定时取10 ml 水样， 以0.45 µm 的滤膜过滤， 以10 ml 环己烷萃取，分液并以无水硫酸钠除水后，定容，代测。1.4 GC分析条件 Trace GC Ul

14、tra 气相色谱带63Ni电子捕获器ECD, Restek毛细管柱（7m × 0.3 mm × 0.25 mm）；进样口温度：250， 检测器温度300 ；载气为高纯氮；柱升温程序：初始温度50，保持1分钟，以15 /min升至230保持2分钟后，以10/min升至300 ，保持10分钟，进样量1 L; 外标法定量。林丹保留时间为：7.9min。在0.05-10 mg/L的检测范围内，平均样品回收率为92%。1.5 吸附量的计算吸附量计算公式：Q= (C0-Ce) V /M Q：单位吸附剂吸附量（µg/mg）C0：起始浓度(µg/L)Ce：平衡浓度(&#

15、181;g/L)M：吸附剂质量（mg）2 结果与讨论2.1 仿生脂肪细胞的制备界面聚合利用互不相溶的两相接触，分处两相的活性单体在二者界面迅速聚合，形成线性或网状高分子。本试验采用界面聚合可以迅速形成BFC，BFC的外膜即由处于油相的对苯二甲酰氯以及处于水相的1, 6己二胺反应形成。对于BFC 来说，其粒径以及比表面积对其吸附效果尤其重要，而BFC 粒径以及比表面积主要通过聚合条件来控制，例如，搅拌数率、反应相的粘度、反应容器的设计以及分散剂的浓度等。通过一系列对比，确定了BFC 合成最佳条件。在最佳反应条件下，反应迅速，BFC 呈淡黄色，粉末状固体。2.2仿生脂肪细胞的初步表征通过热重分析（

16、图 1），可见含15 以及 30 三油酸甘油酯的BFC 以及三油酸甘油酯在403.2 均有最大分解峰，而且其峰面积与三油酸甘油酯的含量成正比；而BFC 前聚物，即只是单体聚合产物则没有403.2 最大分解峰，表明内含物-三油酸甘油酯很好的存在于BFC中。 图 1 不同结构BFC 的热重分析Fig 1 DTG thermograms of prepolymer, triolein, BFC (triolein contained 15 and 30%)表 1 不同结构BFC的孔径分析Table 1 Particle diameter of prepolymer, BFC (15 % triole

17、in contained) and BFC (30 % triolein contained)Name Mean Diameter(m)Median Diameter(m)Prepolymer 0.09760.0837BFC(15% triolein)3.1042.281BFC(30% triolein) 4.4934.061通过激光粒度仪的测定，可以看出（表 1，图 2，3，4）随着三油酸甘油酯的含量的增加，BFC 的平均粒径以及中间分布粒径随之增大，而且大粒径分布范围增大。聚合中，三油酸甘油酯会扩展对聚合膜的孔径，其作用类似膜制备过程中，致孔剂的作用，所以严格控制三油酸甘油酯的含量以及其分

18、散效果是BFC 孔径控制的关键。 图 2 30%三油酸甘油酯含量的BFC粒子分布 图 3 BFC 前聚体的粒子分布Fig 2 Particle diameter distribution Fig 3 Particle diameter distribution of prepolymerof BFC (30 % triolein contained)图 4 15%三油酸甘油酯含量的BFC粒子分布Fig 4 Particle diameter distribution of BFC (15 % triolein contained)2.2 林丹的吸附通过界面聚合制备的BFC，具有亲水性的膜以及亲

19、脂性的内部结构，亲水性的膜允许携带有机物的水体穿过膜，而后亲脂的内含物将脂溶性有机物富集截留。经过8小时的吸附，不同吸附剂对林丹的吸附残留效果见表 2 。表 2 不同吸附剂对林丹吸附残留量Table 2 Lindane adsorption residual by different adsorbentNameLindane residual (ppm)Prepolymer 5.8BFC ( 5% triolein containing) 2.7BFC (15% triolein containing)0.182BFC (30% triolein containing)1.9Powder ac

20、tive carbon 0.127Contract sample 6.9Lindane initial concentration: 7 ppm 通过对比试验水体中林丹的残留量可以看出，BFC （15%三油酸甘油酯含量）与粉末活性炭具有相当的林丹吸附能力，而不同三油酸甘油酯含量的BFC 对林丹的吸附能力随着三油酸甘油酯含量的变化而不同。吸附效果很大程度上取决吸附剂的孔径，比表面积以及吸附剂的结构，随着三油酸甘油酯含量的变化，BFC 的结构，孔径以及比表面积会发生相应的变化，本试验中15%三油酸甘油酯含量的BFC 具有最好的林丹吸附效果，可见15%三油酸甘油酯含量的BFC具有最佳的林丹吸附决定条

21、件的结构，孔径以及比表面积，而具体的微观结构需要进一步研究。BFC 前聚体对林丹同样具有一定的吸附能力，可能由于聚合成膜的过程中，在膜的表面形成了系列空腔，空腔与林丹之间分子力的键合的原因。可见BFC 对林丹的吸附机理包括内含物的生物富集以及膜上空腔的物理富集两部分，而内含物的生物富集作用则是主要作用方式。3 结论利用生物体的脂肪组织可以对脂溶性物质有效富集，而且与生物体的脂肪含量成正比的原理，通过界面聚合的方式合成了具有脂肪细胞结构的仿生脂肪细胞吸附剂，并对其结构进行了初步表征, BFC 呈淡黄色粉体状态，其平均粒径约34m，具有亲水性的膜以及亲脂性的内部结构，亲水性的膜允许携带有机物的水体

22、穿过膜，而后亲脂的内含物将脂溶性有机物富集截留。BFC 对林丹具有很好的富集效果，但不同三油酸甘油酯含量的BFC 对林丹的吸附能力随着三油酸甘油酯含量的变化而不同，BFC （15%三油酸甘油酯含量）与粉末活性炭具有相当的林丹吸附能力。BFC 对林丹的吸附机理包括内含物的生物富集以及膜上空腔的物理富集两部分，而内含物的生物富集作用则是主要作用方式。参考文献1Adrian Covaci, Jacob de Boer, w John Jake Ryan, et al. Distribution of Organobrominated and Organochlorinated Contaminant

23、s in Belgian Human Adipose TissueJ. Environmental Research Section A 2002, 88: 210 - 218 2 S. Galassi N. Saino G. Melone V Croce, DDT Homologues and PCBs in Eggs of Great Crested Grebe (Podiceps cristatus) and Mallard (Anas platyrhynchos) from Lake Maggiore (Italy) J.Environmental Research, Section

24、B Ecotoxicology and Environmental Safety, 2002, 53:163-1693 Miltner R J, Baker D B, Speth, T H Fronk, C A. Treatment of seasonal pesticides in surface waters. J. Amer. Water Works Assoc. 1989;81(1), 43-52.4 Mason, Y.Z, Choshen, E. Rav-Acha, C. Carbamate insecticides: removal from water by chlorinati

25、on and ozonation. Wat. Res. 1990,24, 11-21.5 Alexander A M, Elena A M, Evgenia N T. Tracing the source of PCDD/FS and PCBS to Lake Baikal J . Environ Sci & Technol , 2000 ;34(5) :741 - 747.6 Karena A K, Harvey A B , Raymond H H. Biomagnifications of DDT through the benthic and pelagic food webs

26、of Lake Malawi , east Africa : importance of trophic level and carbon source J . Environ Sci Technol, 2001; 35(1):14 - 20.7 Burgaz S, Afkham BL, Karakaya AE. Organochlorine pesticide contaminants in human adipose tissue collected in Ankara (Turkey) 1991 1992. Bull Environ Contam Toxicol 1994，53: 501

27、-5088 Costabeber I, Emanuelli T. Influence of alimentary habits, age and occupation on polychlorinated biphenyl levels in adipose tissue. Food Chem Toxicol 2003; 41:73 809 A Kouras, A Zouboulis, C Samara, Th Kouimtzis. Removal of pesticide from aqueous solution by combined physicochemical processthe behaviour of linda