面对目前日益严重的水环境污染、水资源短缺以及能源紧张等问题，废水 的净化与有价组分的资源化回收变得越来越重要。本文基于功能材料领域以及 环境治理领域内的知识积累展开研究，针对废水中污染物的特性，设计合成相 应的新型功能材料，以解决目前废水治理面临的污染物分离和回收难题。

      环境响应材料，可在如温度、pH 值、光照、气氛等环境条件的微小刺激 下，发生结构与物化性质的快速、可逆转变。借助材料的环境响应特性，解决 特定污染物的分离、回收以及材料的再生等难题，实现废水的净化与有价组分 的资源化回收，具有重要的环境效益和经济价值。基于上述思路，本文设计并 合成特定环境响应型材料，用于三种典型废水（印染废水、含油废水、含全氟 化合物废水）的处理以及特定组分（染料、油分和表面活性剂、全氟羧酸类化 合物）的高效分离和回收。具体研究内容包括以下三个方面：

      （1）设计合成具有高选择性吸附能力、高吸附容量以及易再生的吸附材料， 用于解决染料的有效分离与回收问题。二硫代氨基甲酸盐基团（DTC）具备 pH 响应特性，可在不同 pH 条件下表现不同的电性。将 DTC 接枝于星型聚合物氢 氧化铝-聚丙烯酰胺上，可得到 pH 响应型吸附剂 SAPD，对于混合染料废水中的 阳离子染料具有选择性吸附分离能力。吸附剂 SAPD 在二元阳/阴离子混合染料 体系中，对阳离子染料的吸附选择性为 100%，对四种阳离子染料 MB、CV、BF 和 MV 的饱和吸附容量分别可达 2624、2553、1729 和 1239 mg/g。材料 SAPD 在 pH>2.66 时，表面带负电，在 pH<2.66 时，表面带正电。基于材料在 pH 响应下 的电荷转变，以 0.01 M HCl 作为材料再生溶剂，在 5 次吸附/脱附循环中，可保 持 95%以上的染料回收效率和 98%以上的吸附剂再生效率。该 pH 响应型吸附剂 的合成可为染料废水中阳离子染料的定向分离和回收提供一种经济、简便的方法。

      （2）一直以来，乳化油是含油废水中的处理难点，也是目前含油废水治理 面临的重大挑战。特殊浸润型材料，即亲油/疏水材料，常被用于废水中油类物质 的分离。然而，由于表面活性剂的包裹，乳化油表面亲水，大大限制了该类材料 在乳化油分离方面的应用。CO2 响应聚合物聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯 （PDEAEMA）中同时含有亲油烷基碳酸酯基团和弱亲水叔胺基团，其中亲水叔 胺基有望强化材料与乳化油亲水表面的相互作用，亲油烷基碳酸酯基团则可利于 材料对油类物质的捕获。本研究制备了一种CO2响应型海绵材料PU@PDEAEMA， 应用于乳化油的分离和回收。PU@PDEAEMA 海绵可以同时吸附表面活性剂和 油类物质，对乳化油的吸附去除率高达 98.5%以上。借助 CO2 气体吹扫，海绵表 面变得亲水/疏油，所吸附的油分发生脱附且回收率可达 95%以上，而此时表面 活性剂无脱附。进一步借助稀释的 NaOH 和乙醇混合溶液解吸，表面活性剂的回 收率可达 95%以上，由此实现 PU@PDEAEMA 海绵对油类物质和表面活性剂的 分步回收。该 CO2 响应型吸附材料的制备可为废水中乳化油的分离以及油分和 表面活性剂的分步回收提供一种高效、可持续的方法。

      （3）全氟羧酸类物质（PFCAs）作为一类新型的持久性有机污染物，广泛存 在于饮用水、废水、再生水以及垃圾渗滤液中。对于 PFCAs 的吸附富集，目前 仍然存在材料吸附速率低、吸附容量小、吸附选择性差等问题。基于研究内容（2） 中 PDEAEMA 对 SDBS 表现出的高吸附效能，采用原子转移自由基聚合法在 PU 表面接枝 PDEAEMA 得到 PU-PDEAEMA，并选择全氟辛酸（PFOA）和全氟丁 酸（PFBA）作为目标污染物，探究 PU-PDEAEMA 对 PFCAs 的吸附性能。PU PDEAEMA 对 PFOA 和 PFBA 可快速达到吸附平衡，初始吸附速率分别为 719 和 502 mg/(g·min)。PU-PDEAEMA 对 PFOA 和 PFBA 的饱和吸附容量分别可达 2598 和 1654 mg/g。通过吹扫 CO2气体预处理，材料中叔胺基的质子化程度得到提高， 可将 PFOA 和 PFBA 的吸附去除率提升 20-30%。在天然有机物腐殖酸共存的条 件下，材料对 PFOA 和 PFBA 表现出 100%的吸附选择性。该 CO2 响应型吸附材 料的合成可为全氟羧酸类废水的处理和污染物富集提供一种快速、高效、可行的 方法。