[發(fā)明專利]一種二氧化碳響應膨脹吸附陰離子染料和金屬離子的水凝膠制備方法

有效

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• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111704700B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設計）人: 郭贊如;張銀山;熊樂艷
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F220/34;C08F222/38;C08J3/075;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C08L51/08;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 南昌市平凡知識產(chǎn)權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

一種二氧化碳響應膨脹吸附陰離子染料和金屬離子的水凝膠制備方法，所述方法通過甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、N?N亞甲基雙丙烯酰胺、聚醚化合物、酸、引發(fā)劑、水按一定比例攪拌成混合溶液，緩慢向上述混合溶液中逐滴加入甲苯后繼續(xù)加入聚合促進劑，在一定反應溫度下聚合，聚合之后用堿溶液中和形成二氧化碳響應膨脹吸附陰離子染料和金屬離子水凝膠。所制備凝膠在二氧化碳和氮氣循環(huán)刺激下，可以實現(xiàn)膨脹和收縮的可逆轉變。凝膠對陰離子染料和金屬離子具有高的吸附量。在堿性環(huán)境中可以釋放所吸附的染料，且釋放率高于85%。這種二氧化碳響應膨脹吸附陰離子染料和金屬離子的水凝膠在環(huán)境廢水處理等領域具有巨大的潛在應用價值。

技術領域

本發(fā)涉及一種二氧化碳響應膨脹吸附陰離子染料和金屬離子的水凝膠制備方法，屬水處理技術領域。

背景技術

目前，工業(yè)廢水排放產(chǎn)生的水污染物已成為全球關注的問題。例如造紙、皮革、紡織、塑料、化妝品、電鍍等行業(yè)產(chǎn)生的大量廢水。廢水中的主要污染物有有機染料(特別是陰離子染料)和重金屬離子，如Cr(VI) (Cr₂O₇^2-、HCrO₄^-)、As(V) (AsO₄^3-)等。研究表明，有機染料和重金屬離子的存在導致許多身體和精神疾病，如癌癥、腫瘤、貧血和精神病。越來越多的證據(jù)表明，染料與金屬離子混合后，其物理化學性質發(fā)生了明顯的變化，使廢水對人和動物的毒性更大，更易致癌。因此，廢水排放前對這些染料和金屬離子的去除是環(huán)境保護的重要問題。目前已采用離子交換、化學氧化、膜分離、化學沉淀、光催化、吸附等方法去除工業(yè)廢水中的有機染料和金屬離子。在這些處理方法中，吸附技術因其經(jīng)濟、操作方便、效率高、不產(chǎn)生有害物質而特別具有吸引力。

在此背景下，幾種不同的吸附劑，如天然沸石、氧化石墨烯、沸石、活性碳、和金屬有機骨架被用于去除廢水中的染料和重金屬離子。但上述吸附劑大多或多或少存在吸附容量低、分離不便、選擇性差或難以回收等缺點。

因此，尋找具有優(yōu)良吸附能力、分離方便、再生環(huán)保的吸附劑仍是污水治理理想的選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有吸附劑用于去除廢水中的染料和重金屬離子存在的諸多問題，本發(fā)明提出一種二氧化碳響應膨脹吸附陰離子染料和金屬離子的水凝膠制備方法。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案如下，一種二氧化碳響應膨脹吸附陰離子染料和金屬離子的水凝膠制備方法，步驟如下：

（1）由甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、聚醚化合物、酸、引發(fā)劑、水按一定比例攪拌成混合溶液。

（2）緩慢向混合溶液中逐滴加甲苯，然后加入聚合促進劑，在一定反應溫度下聚合。

（3）聚合之后用堿水中和至中性形成二氧化碳響應膨脹吸附陰離子染料和金屬離子的水凝膠。

所述甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯用量為質量百分數(shù)5%至10%；所述N,N-亞甲基雙丙烯酰胺用量為質量百分數(shù)0.1%至0.5%；所述聚醚化合物用量為質量百分數(shù)0.5%至1%；所述酸的用量為質量百分數(shù)1%至5%；所述引發(fā)劑的用量為質量百分數(shù)0.1%至0.2%；所述水用量為質量百分數(shù)10%至30%。

所述聚醚化合物為聚氧乙烯和聚氧丙烯嵌段共聚物普朗尼克（Pluronic-F127）。

所述酸為鹽酸、硫酸中的一種。

所述引發(fā)劑為水溶性引發(fā)劑過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種。

所述甲苯用量為質量百分數(shù)60%至80%。

所述聚合促進劑為四甲基乙二胺，其用量為質量百分數(shù)0.01%至0.05%。

所述聚合反應溫度為40℃至60℃，聚合時間為18h。