1. 研究目的与意义
我国的城市化和工业化近些年一直处于迅猛发展阶段，随之而来的是城市生活污水和工业污水量不断加大，水质越来越复杂，仅仅依靠稀释及水体自净作用处理污水已经无法满足达标排放要求，在一定程度上造成水资源的严重浪费。此次研究主要针对重金属水的净化、吸附。
环境保护、经济的可持续发展对水处理提出了更高的要求。吸附技术以其高效快速、无二次污染、设计灵活、吸附剂可再生等优点，在众多的水处理技术中脱颖而出。纤维素作为地球上数量最丰富、最廉价的天然亲水性高聚物，具有可再生、可生物降解、机械性能好等特点，是一种理想的绿色环保吸附剂材料。天然纤维素吸附性差，不易溶解，通过碱/尿素体系将其溶解并制成多孔性的微球，不仅增强了纤维素材料的吸附性，还使其更易分散于水中。在微球中加入磁性，使其更易回收。为了进一步改善纤维微球的表面性能，使其应用领域更加广泛，在微球表面接枝一些ph响应型和温度响应型的功能单体，不仅能提高纤维微球的吸附容量，还对对环境具有智能响应性能。本课题采用ARGET ATRP进行纤维素表面接枝，ARGET ATRP具有结构预定、分子量可控的优点，能实现自由基的可控聚合，且其反应条件温和，能在少量空气存在下进行，催化剂用量少，这是其他自由基聚合方法不具备的。
2. 国内外研究现状分析
近年来提出的活性/可控自由基聚合很好地解决了传统自由基聚合存在的问题，其使大量可反应的自由基处于休眠状态，建立一个微量的增长自由基与大量的休眠自由基之间的快速动态平衡，大大降低可反应自由基的浓度，从而减少了双基终止及链转移的发生。因此，活性/可控自由基聚合能有效控制分子量和分子量分布并合成具有预定结构的共聚物，如嵌段、接技、星形或超支化结构等。其中，原子转移自由基聚合（atrp）法是最常用的可控自由基聚合技术，是多功能和环保的方法，广泛用于乙烯基单体的聚合，得到的聚合物有可控的分子量和低分散性 。
活性/可控自由基应用于纤维素表面的非均相接枝改性研究仍处于起步阶段。2002年，malmstrom等首次利用原子转移自由基聚合手段（atrp）成功地在纤维素基底上接枝聚甲基丙烯酸甲酯，产物的分子量分布较窄，接枝密度与分子量可控性强。随后，perrier小组通过可逆加成-断裂链转移的活性/可控聚合方法（raft）成功地实现了在纤维素基底上的可控接枝聚合，并制备得到了 ph 响应型纤维素表面。2008年，malmstrom等利用 atrp 方法首次实现了纤维素基底表面的嵌段共聚物可控修饰。2008年，perez-inestrosa小组成功地在纤维素基底表面接枝了末端功能化的聚酰亚胺树枝状大分子。2011年，malmstrom等利用atrp法在纤维素上接枝了温敏型的聚合物链，研究了接枝结构对相转变温度的影响。
因此，matyjazewski等发明了一种atrp的新方法，这种方法建立在电子转移再生催化剂，命名为arget atrp。在这种方法聚合开始前，加入非活性铜（Ⅱ），然后迅速地被还原成活性的铜（Ⅰ）。
3. 研究的基本内容与计划
采用ARGET-ATRP法在纤维素微球表面接枝长链吸附/脱附功能团。
选择和设计合适的功能单体，该功能团不仅要能有效提高GMNCMs的吸附容量，还要对环境具有智能响应性能，目标功能单体主要包括pH响应型（甲基丙烯酸N, N -二甲胺基乙酯、4-乙烯基吡啶等）和温度响应型（N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯等），并对上述单体作必要的结构修饰以提高综合性能；为进一步提高吸附容量，选用丙烯酸、丙烯酰胺与上述响应型功能单体共聚形成嵌段共聚物；研究合成反应条件对接枝率、转化率、分子量、分子量分布和接枝链构型的影响；分析接枝功能化对微球理化性质的影响。
4. 研究创新点
1、 赋予天然纤维素微球智能响应功能，突破了传统水处理吸附剂制备和应用的局限，为目标污染物的去除提供了更简单、更高效和更环保的途径。
2、 产物的分子量分布较窄，接枝密度与分子量可控性强，反应条件温和，适应性强。
