[發明專利]兩性多糖/交聯型氧化石墨烯雙網絡復合水凝膠吸附材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710904731.2
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107570121B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 王靜靜
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/30
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本發明公開了一種兩性多糖/交聯型氧化石墨烯雙網絡復合水凝膠吸附材料及其制備方法。首先，將氧化石墨烯與多糖和兩性離子單體(或者陽離子單體和陰離子單體的混合物)混合均勻后，通過微波輔助接枝共聚的方式制備單網絡復合水凝膠；然后將單網絡復合水凝膠在多元氨或者端氨基聚合物的水溶液中將氧化石墨烯交聯后得到雙網絡復合水凝膠吸附材料。本發明制備的雙網絡復合水凝膠力學性能優異，可以同時去除重金屬離子和有機污染物，而且對重金屬離子和有機污染物均具有較高的吸附量和較快的吸附速度。

技術領域

本發明涉及一種兩性多糖/交聯型氧化石墨烯雙網絡復合水凝膠吸附材料及其制備方法，屬于環境功能材料領域。

背景技術

由于工業廢水排放、城市垃圾廢棄物的填埋處置等各種因素的影響，環境中重金屬離子和有機物共存的復合污染已經成為環境污染的主要形式。這些污染物既可以造成生態環境的惡化，還可能進入食物鏈，從而對人體健康造成危害。因此，研發能夠同時去除重金屬和有機污染物的高效處理方法與技術，具有十分重要的意義。

目前，同時去除重金屬離子和有機污染物的處理方法有：混凝沉淀法、高級氧化法、膜分離法和吸附法等。其中，吸附法不僅可以高效降低污染物濃度，還可以將吸附濃縮后的污染物回收，吸附材料再生后可以重復使用，無二次污染，因而備受關注。

當前在水處理領域普遍使用的吸附材料包括活性炭、黏土礦物、分子篩等。由于重金屬離子和有機污染物的性質不同，普通的吸附材料不能同時有效地去除重金屬離子和有機污染物。采用天然高分子為原料制備的水凝膠吸附材料可以同時吸附重金屬和有機污染物，而且天然高分子儲量豐富，可以生物降解，不會造成二次污染。由于一般的水凝膠通過傳統的共價交聯形成無規則的交聯點，缺乏有效的能量耗散機制，因此力學性能較差，限制了其應用。為了提高水凝膠的力學性能，雙網絡水凝膠和納米復合水凝膠成為研究熱點。

石墨烯具有超大比表面積、優異的力學性能等特點，但是石墨烯容易發生團聚，造成其比表面積減小。氧化石墨烯是石墨烯的衍生物，其單片層上廣泛分布著羥基、羧基、環氧基等含氧基團，使其具有良好的分散性，在水中容易形成穩定的懸浮液。而且這些官能團對廢水中的重金屬和有機物具有良好的吸附作用。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種兩性多糖/交聯型氧化石墨烯雙網絡復合水凝膠吸附材料及其制備方法。本發明制備的雙網絡復合水凝膠力學性能優異，可以同時去除重金屬離子和有機污染物，而且對重金屬離子和有機污染物均具有較高的吸附量和較快的吸附速度。

技術方案：

本發明的兩性多糖/交聯型氧化石墨烯雙網絡復合水凝膠吸附材料及其制備方法，其特征在于，該制備方法包含如下步驟：(1)將多糖與溶劑按照質量比1∶5～100的比例混合，然后攪拌溶解后，加入兩性離子單體(或者陽離子單體和陰離子單體的混合物)、引發劑、交聯劑，攪拌溶解后得到均勻溶液；(2)按照改進的Hummers法制備氧化石墨烯，然后將氧化石墨烯超聲分散在去離子水中，得到氧化石墨烯分散液；(3)將步驟(1)所得到的均勻溶液加入到步驟(2)所得的氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯與多糖的質量比為1∶1～80，混合均勻后，置于微波反應器中。調節微波功率為100～800瓦，反應時間為2～30分鐘，進行接枝聚合。將得到的單網絡復合水凝膠在純凈水中浸泡、洗滌并冷凍干燥后得到干凝膠；(4)將步驟(3)所得到的干凝膠在多元氨或者端氨基聚合物的水溶液中浸泡，在20～90℃下反應2～24小時，得到雙網絡復合水凝膠。