[發明專利]一種電荷可調控的載鑭磁性水凝膠復合吸附材料的制備方法

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• 申請號: 201910184024.X
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109759032A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 王毅力;李小林
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
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本發明公開了一種電荷可調控的載鑭磁性水凝膠復合吸附材料的制備方法，該方法是先將2,3?環氧丙基三甲基氯化銨溶解于氫氧化鈉溶液中，再加入丙烯酸進行混合，然后加入交聯劑、加速劑、磁性材料和引發劑進行自由基聚合反應，通過調控2,3?環氧丙基三甲基氯化銨與丙烯酸在自由基聚合反應中的比例合成不同表面電荷的水凝膠材料；然后進行干燥研磨以及鑭負載，制備出載鑭磁性水凝膠復合吸附材料。本發明制備的載鑭磁性水凝膠復合吸附材料可以適應不同的水質環境，材料制備方法簡單，易于規?；a，價格低廉，具有廣泛的應用潛力。

技術領域

本發明屬于復合材料與環境科學技術領域，具體涉及一種電荷可調控的載鑭磁性水凝膠復合吸附材料的制備方法。

背景技術

水凝膠是一種重要的功能性高分子材料，它是一種在水中能發生溶脹但不溶解的親水性高分子聚合物，具有對外界環境有響應性、生物相容性好、結構可控等特點，因此廣泛應用于藥物運輸、農業生產和廢水處理等領域，尤其在處理含無機污染物、有機污染物和重金屬離子的廢水方面具有較大的潛力。

水凝膠按照親水基團的不同可以分為非離子類、陽離子類、陰離子類和雙離子類。陽離子類水凝膠具有高表面電荷，對水中陰離子和重金屬離子污染物表現良好的吸附效果；陰離子類水凝膠在外界刺激下自身形狀和體積可發生可逆性變化，表現出獨特的pH響應性、溫度響應性和電場響應性等，在控釋藥物、組織工程、生物技術等方面應用廣泛；雙離子類水凝膠由于同時帶有陰離子和陽離子，表面電荷較低，表現出高水合和超低污染特性，從而對高價態離子顯示出較強的選擇吸附性能，在化學轉換器、藥物載體、污水處理等方面具有廣泛的應用。

近年來，利用水凝膠吸附劑進行廢水處理成為研究熱點，它主要通過物理吸附、離子交換或靜電作用達到對水中污染物的去除，具有選擇性強、去除率高、適用范圍廣且操作簡便等特點。而且，吸附后的水凝膠吸附劑通常可以通過解析達到回收的目的，吸附劑也可以重復利用，該種方法經濟又高效。

發明專利(CN201710021912.0)公開了一種磁性陽離子水凝膠基復合吸附材料的制備及其應用。其特征在于，含有陽離子水凝膠、磁性物質和活性金屬的不同形態，通過自由基聚合反應一次合成，具有高表面電荷和專屬吸附位，主要針對水中無機陰離子污染物的去除。

發明專利(CN201810130084.9)公開了一種雙網絡陽離子水凝膠基復合吸附材料的制備及其應用。其特征在于含有陽離子水凝膠、海藻酸鈉、磁性物質以及多元活性金屬組分，可以對水中的PO₄^3-、NO₃^-、F^-、AsO₄^3-等無機污染物以及陰離子染料等有機污染物進行高效快速的吸附去除。

發明專利(CN201510265934.3)公開了一種應用于污水處理的雙離子型秸稈基水凝膠的制備方法。該發明制備的水凝膠中存在羧甲基纖維素的羧基陰離子和單體的陽離子,在靜電及氫鍵的協同作用下,對水介質中陰離子染料、陽離子染料及重金屬有較強的吸附作用。

這些有關水凝膠材料的發明大部分著重于水凝膠表面官能團的改性以及金屬化合物的負載，目的是增強對污染物的吸附能力。但大部分水凝膠材料的制備過程需要加熱至50～100℃，甚至需要氮吹等條件，制備條件較為苛刻，并且提供氨基、羥基基團的單體材料成本較高，大規模合成困難。本發明的一種電荷可調控的載鑭磁性水凝膠復合吸附材料，制備條件簡單，常溫條件下即可合成，通過合成過程中親水基團的比例改變調控材料的表面電荷，能夠適應不同的水質環境，抵抗水中共存物質的干擾，提高對PO₄^3-、F^-的選擇吸附；該水凝膠復合吸附材料原材料來源廣泛，價格低廉，具有廣泛的應用前景。

發明內容