[發(fā)明專利]一種具有吸附催化雙功能水凝膠的制備方法

有效

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• 申請日: 2012-07-03
• 公開（公告）號: CN103524965A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 鄭易安;王愛勤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C08L33/02
• 分類號: C08L33/02;C08L1/26;C08L5/08;C08L5/00;C08L5/04;C08L3/02;C08K3/08;C08K3/34;B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/30
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 方曉佳

技術領域

本發(fā)明涉及環(huán)保水處理領域，具體地講，本發(fā)明涉及一種可降解有機染料的具有吸附催化雙功能的水凝膠的制備方法。

背景技術

環(huán)境污染控制與治理是人類面臨和亟待解決的重大課題。我國是紡織業(yè)的第一大國，而印染是紡織業(yè)的核心工藝。由印染排放的廢水約占紡織行業(yè)廢水排放的80%以上，約占整個工業(yè)廢水排放量的35%。印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放的大戶，由此造成的生態(tài)破壞及經(jīng)濟損失是不可估量的。

印染廢水色度高、毒性強、水量大、可生化性差。廢水中的偶氮染料能使生物致畸、致癌、致突變。染料在環(huán)境中具有相對穩(wěn)定性和難降解性，很難從環(huán)境中清除出來。此外，隨著科技的發(fā)展，染料品種日益增多，染料成分日益復雜，這些使得印染廢水治理十分困難。印染廢水已經(jīng)成為環(huán)境綜合治理工作中的新難點和新課題。

常見的印染廢水的治理方法主要有化學、物理和生物三大方法。吸附法作為一種物理化學方法被認為是有效、經(jīng)濟實用的處理染料的方法，而且已經(jīng)得到了廣泛的應用。活性炭是最早也是迄今為止應用最多的脫色吸附劑。活性炭表面及內(nèi)部存在由細孔相互連通形成的空間結(jié)構(gòu)，比表面積大，因此活性炭能夠有效去除廢水中許多種類的染料。但活性炭價格貴、不易再生使其實際應用受到限制。

水凝膠屬于功能高分子材料，通常是以烯類物質(zhì)為單體，在引發(fā)劑和交聯(lián)劑作用下，經(jīng)聚合、水解、交聯(lián)等化學反應形成的三維網(wǎng)狀聚合物。水凝膠良好的親水性能使其遇水溶脹，三維網(wǎng)格尺寸隨之增大，進而降低吸附過程中的傳質(zhì)阻力，使吸附體系很快達到吸附平衡。通過分子設計，可在水凝膠中引入不同的功能基團，實現(xiàn)對水體中不同染料的高效去除。同其它吸附劑相比，水凝膠具有吸附速度快、吸附容量高、易分離等明顯優(yōu)勢。

盡管如此，水凝膠吸附染料之后，脫附率較低，使得染料僅從印染廢水中吸附至水凝膠而轉(zhuǎn)化為固體廢物，無法達到理想的處理效果。水凝膠良好的三維網(wǎng)絡可視為微反應器，通過原位還原，將具有室溫催化活性的貴金屬納米粒子負載到其中，制備具有吸附催化雙功能的水凝膠。該水凝膠可實現(xiàn)對水體中不同有機染料的高效降解，且多次循環(huán)使用后催化活性沒有降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，制備一種負載貴金屬納米粒子的具有吸附催化雙功能的水凝膠，該負載型水凝膠在可見光下，實現(xiàn)對水體中有機染料的高效降解。

一種具有吸附催化雙功能水凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

a）制備水凝膠；

b）將至少一種貴金屬負載到水凝膠載體上；

c）干燥所得負載型水凝膠。

為了本發(fā)明的目的，術語“水凝膠”指以烯類物質(zhì)為單體，在引發(fā)劑和交聯(lián)劑作用下，經(jīng)聚合、水解、交聯(lián)等化學反應形成的三維網(wǎng)狀聚合物。術語“水凝膠”優(yōu)選以含單一雙鍵的原材料為基礎的水凝膠，尤其優(yōu)選以丙烯酸為基礎的水凝膠。

其中在a步驟中水凝膠的制備，采用丙烯酸為單體，添加引發(fā)劑和交聯(lián)劑，在水溶液中經(jīng)0-90℃聚合而成。

水凝膠的形狀可為塊狀，也可為粒狀。

交聯(lián)劑可選自N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、硫酸鋁、硫酸鋁鉀中的一種；引發(fā)劑可選自硝酸鈰銨、高錳酸鉀、雙氧水、過硫酸銨、重鉻酸鉀、氯化亞鐵、氯化亞鐵銨、抗壞血酸、硼氫化鈉中的一種或兩種。

根據(jù)需要可以添加一種天然多糖，可選自羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、殼聚糖、羧甲基殼聚糖、卡拉膠、淀粉、海藻酸鈉、瓜爾膠、歐車前、沙蒿膠。

根據(jù)需要還可以添加一種無機組份，可選自蒙脫土、云母、蛭石、高嶺土、凹凸棒土、伊利石、海泡石、麥飯石。

水凝膠中原料的質(zhì)量份數(shù)為：丙烯酸100份，交聯(lián)劑0.2-30份，引發(fā)劑0.1-20份，天然多糖0-30份，無機組份0-80份。

其中在b步驟中負載型水凝膠的制備，是將a步驟中制備所得水凝膠切為長寬高均位于0.2~3厘米之間的塊狀，或者直接利用所制備的粒狀水凝膠，浸入一種貴金屬離子溶液中，1-24小時后分離水凝膠，再以還原劑進行還原1-10小時后制備。

貴金屬離子可選自金、銀、鉑中的一種；還原劑可選自單寧酸、抗壞血酸、水合肼、硼氫化鈉中的一種。

貴金屬離子的濃度為0.1-20毫摩爾/升，還原劑的濃度為0.1-20毫摩爾/升。

其中在c步驟中負載型水凝膠的干燥，是將b步驟中制備所得負載型水凝膠，置于溫度60-90℃，干燥而成。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、制備方法簡單，對設備要求不高，可實現(xiàn)工業(yè)化；