[發明專利]有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠的制備方法

在審

• 申請號: 201910873408.2
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN112500527A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 趙梓年;李露思;王昆
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C08F251/00
• 分類號: C08F251/00;C08F220/06;C08F220/56;C08F222/38;C08K9/02;C08K7/26;C08J3/075
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠的制備方法，所述有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠的制備方法由以下原料組成：氫氧化納；羥乙基纖維素；粉煤灰；海藻酸鈉；丙烯酸；丙烯酰胺；交聯劑；引發劑；去離子水。本發明首先對粉煤灰進行有機改性處理；之后將經過有機改性處理的粉煤灰添加至海藻酸鈉水凝膠中。通過控制有機改性粉煤灰的添加量、溫度、交聯劑的添加量等因素，可以制備出性能更加優良的有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠。

技術領域

本發明涉及有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠的制備方法。

技術背景

粉煤灰是火力發電廠的主要廢棄物，每年產生的大量粉煤灰嚴重污染了環境，對人們的生活造成了嚴重的不良影響，探索粉煤灰的新用途成為眾多學者們的研究熱點，目前粉煤灰在制造建材、制作肥料與土壤改良劑、生產耐火材料與其它功能材料、以及處理工業廢水等多方面都有很好的應用前景。而其比表面積較大使其對廢水中的重金屬離子和有機染料均有良好的吸附性。

水凝膠是一種由親水性高分子鏈通過物理作用或化學作用交聯而成的具有三維網絡結構，并能溶脹吸收大量的水填充于網狀結構中的一種柔性材料。

水凝膠作為一種綠色高效的吸附劑，具有再生性和重復利用性，故在工業廢水的處理中備受關注。其吸附機理包括物理吸附與化學吸附兩種，物理吸附機理：三維網絡的多孔結構使其具有高效的吸附效果；化學吸附機理如下：網絡結構中存在很多不同的功能性官能團，如磺酸基、酰胺基、羥基、羧基、氨基等活性基團，它們可以通過靜電引力、離子交換、配位螯合等作用除去水體中的重金屬離子或有機染料。

粉煤灰的吸附性能很好，作為火力發電廠的主要廢棄物，探究其更好的用途是研究者們的研究熱點。水凝膠作為一種高效且能夠重復利用的吸附劑用于廢水處理吸附重金屬離子的應用引起研究者的重視。近年來，探索來源廣泛、價格低廉的天然高分子材料用于制備功能官能團含量更高的水凝膠引起研究者的重視。本研究以粉煤灰、羥乙基纖維素、海藻酸鈉、丙烯酸、丙烯酰胺、海藻酸鈉為原料，以N，N’亞甲基雙丙烯酰胺為交聯劑，以過硫酸銨為引發劑通過水溶液聚合的方法制備有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠的研究還未見報道。

發明內容

本發明的目的在于將粉煤灰進行有機改性，改善其吸附性能后，添加到海藻酸鈉水凝膠中來提高海藻酸鈉水凝膠的吸附性能。從而既可以增強海藻酸鈉水凝膠的吸附性能，同時可以改善粉煤灰用于廢水處理時不易回收的缺點。本發明公開一種有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠的制備方法，即利用引發劑和交聯劑在70℃條件下通過溶液聚合有機改性粉煤灰、海藻酸鈉、丙烯酸與丙烯酰胺制備有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠。

為實現上述目的，本發明現采用如下技術方案：

上述有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠的制備方法，其主要步驟如下：

第一步：將粉煤灰原灰在300℃的馬弗爐中活化1小時。將得到的經高溫活化的粉煤灰加入2mol/L的氫氧化鈉溶液中，進行堿活化，浸泡2小時后，用去離子水多次沖洗并抽濾。抽濾結束后干燥備用即可。配制一定濃度的羥乙基纖維素溶液在80℃的恒溫水浴鍋中，在攪拌的條件下加入堿活化粉煤灰繼續攪拌1小時，用去離子水進行多次洗滌，干燥備用即可。

第二步：將一定量的有機改性粉煤灰溶于去離子水，在攪拌的條件下，加入海藻酸鈉，得到均勻的有機改性粉煤灰與海藻酸鈉混合液；攪拌均勻后，加入丙烯酸，繼續攪拌，攪拌時間以2～3小時為宜；在攪拌條件下，加入丙烯酰胺，攪拌時間以1小時為宜；加入交聯劑N，N’亞甲基雙丙烯酰胺后，繼續攪拌1小時；最后，在攪拌的條件下，加入引發劑過硫酸銨，攪拌均勻，攪拌時間視混合液是否達到均勻狀態而定；最終得到均勻的混合液。

第三步：將第一步得到的均勻混合液，放置于溫度為70℃的密閉容器中進行反應，一定時間后，將所制得的有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠取出并分別用無水乙醇、去離子水分別進行三次清洗，從而洗去未反應的單體。最終，即可制得有機改性粉煤灰增強海藻酸鈉水凝膠。