[發(fā)明專利]一種復(fù)合纖維素納米纖絲水凝膠球及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010024220.3
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN111116943B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 解洪祥;程紹玲;伊晴;成德華;鄔清;魏鵬鵬;馬慶雪;尹茂輝;王康琪;劉偉
• 申請（專利權(quán)）人: 天津科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J3/075
• 分類號(hào): C08J3/075;C08L1/02;C08L29/04;C08L33/02;C08K5/07;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/30
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本發(fā)明涉及一種復(fù)合纖維素納米纖絲水凝膠球及其制備方法與應(yīng)用，屬于纖維素納米纖維復(fù)合材料領(lǐng)域。本發(fā)明的復(fù)合纖維素納米纖絲水凝膠球是以纖維素納米纖絲、聚乙烯醇、水溶性聚合物、水、礦物質(zhì)油為原料，通過表面活性劑的乳化作用形成油包水乳狀液，再通過交聯(lián)劑引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)制備而成，其形貌為球形，粒徑為0.5～4mm，含水率大于90％。本發(fā)明的復(fù)合纖維素水凝膠球具有良好的吸附重金屬離子能力和吸附有機(jī)污染物能力，對污水的流變性影響較小，通過過濾的方式即可回收，且不含有游離的酸，不會(huì)對所處理的污水的pH值產(chǎn)生影響。本發(fā)明的復(fù)合纖維素水凝膠球的制備方法操作簡便，且對環(huán)境污染較小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種纖維素復(fù)合材料，特別涉及一種復(fù)合纖維素納米纖絲水凝膠球及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

污水處理中，有機(jī)污染物和重金屬離子是兩類主要污染物。目前的去除方法一般有生物降解法、氧化降解法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜分離法、溶劑萃取法和反滲透法等，這些方法通常費(fèi)用較高或帶來二次污染，因此探索低成本無污染有效去除污水中有機(jī)污染物、重金屬離子的新材料是亟待解決的難題。近年來，天然吸附劑用于有機(jī)污染物和重金屬離子的去除備受關(guān)注，如纖維素、淀粉和殼聚糖等，這些材料來源豐富、成本低廉、可再生、可降解。其中纖維素是自然界儲(chǔ)量最豐富的有機(jī)綠色材料，但由于它的結(jié)晶性和鏈間的締合性，導(dǎo)致纖維素結(jié)構(gòu)致密，且水中溶脹性差，無法直接應(yīng)用于水體系中的吸附。一般通過接枝改性的方法引入羧基以提高親水性，常見用改性的纖維素與丙烯酸接枝共聚制備水凝膠吸附劑，用于水體系中重金屬離子的吸附，吸附效果較好，但該方法較為繁瑣，接枝效率不高。另外，傳統(tǒng)凝膠吸附劑為不規(guī)則顆粒，其在水環(huán)境中的流動(dòng)阻力較大，對污水的流變性產(chǎn)生顯著不良影響，不利于實(shí)際應(yīng)用。為此，有必要開發(fā)一種對有機(jī)污染物和重金屬離子吸附能力強(qiáng)，制備方法簡便，材料自身綠色環(huán)保且對流體流變性影響較小的吸附材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要目的是提供一種對重金屬離子和有機(jī)污染物具有強(qiáng)吸附能力且制備方法簡單的復(fù)合纖維素納米纖絲水凝膠球及其制備方法與應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的復(fù)合纖維素納米纖絲水凝膠球是以纖維素納米纖絲、聚乙烯醇、水溶性聚合物、水、礦物質(zhì)油為原料，通過表面活性劑的乳化作用形成油包水乳狀液，再通過交聯(lián)劑引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)制備而成，其形貌為球形，粒徑為0.5～4mm，含水率大于90％；

所述的水溶性聚合物是由丙烯酸、甲基丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸三種單體按照任意比例通過自由基引發(fā)聚合的方式聚合而成。該類水溶性聚合物可釋放質(zhì)子，催化交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，反應(yīng)過程不需要再額外引入酸。水溶性聚合物對水凝膠球的粒徑、強(qiáng)度及產(chǎn)品吸附性能至關(guān)重要，在大量探究試驗(yàn)中，如果沒有水溶性聚合物參與成球過程，所得產(chǎn)品的粒徑難以控制，容易發(fā)生聚集，且所得凝膠產(chǎn)品的強(qiáng)度較低，韌性較差。另外，水溶性聚合物可以顯著提高水凝膠球?qū)χ亟饘匐x子和有機(jī)污染物的吸附能力。

所述的交聯(lián)劑為乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、己二醛中的任意一種；所述的礦物質(zhì)油為柴油、白油、液體石蠟中的任意一種。

所述表面活性劑的HLB值小于8。

優(yōu)選地，所述的表面活性劑為司盤60、司盤80、司盤85中的任意一種。

所述的纖維素納米纖絲為直徑3～80nm，長度為大于1微米的纖維素材料。

所述的纖維素納米纖絲使得水凝膠球成本低廉且具有一定的可生物降解性能，并使得水凝膠球?qū)χ亟饘匐x子或有機(jī)污染物具有較好吸附能力。

本發(fā)明的上述復(fù)合纖維素納米纖絲水凝膠球的制備方法，包括下述步驟：