[发明专利]含有纳米粘土的高吸附性水凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.含有纳米粘土的高吸附性水凝胶，其特征在于以丙烯酰胺类单体M1为第一组分、以N，N’-亚甲基双丙烯酰胺M2作为化学交联剂、以无机纳米粘土M3作为填充剂或增强剂或物理交联剂，以水溶性生物高分子M4作为第二组分，在水溶液中制成具有高水溶性染料吸附性能、优良力学性能和环境友好的水凝胶。

2.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于所述M1为丙烯酰胺或二甲基丙烯酰胺或异丙基丙烯酰胺或羟甲基丙烯酰胺或N，N’-双乙基丙烯酰胺中的一种。

3.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于所述无机纳米粘土M3的化学结构通式为(Ca，Na，H)(Al，Mg，Fe，Zn)₂(Si，Al)₄O₁₀(OH)₂·mH₂O，晶体属单斜晶系的含水层(链)状结构硅酸盐矿物，具体为锂皂石或镁皂石或锌皂石或硅酸镁锂或纳米高岭土或纳米凹凸棒中的一种。

4.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于所述水溶性生物高分子为淀粉或羧甲基纤维素钠或海藻酸钠或壳聚糖或腐植酸钠或丝胶蛋白中的一种。

5.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于所述温敏性单体M1、化学交联剂M2、无机纳米粘土M3与水溶性生物高分子M4四者用量的质量百分比为：98～50∶0～10∶2～25∶0～15。

6.一种如权利要求1所述的含有纳米粘土的高吸附性水凝胶的制备方法，包括下列步骤：

(1)将丙烯酰胺类单体、化学交联剂、无机纳米粘土和水溶性生物高分子按照质量百分比为M1：98-50％，M2：0-10％，M3：2-25％，M4：0-15％依次加入去离子水中，配制成质量浓度为8-15％的水溶液，在20℃的密封容器中，通入氮气，搅拌30-70min，直至完全分散形成均一溶液；

(2)将上述混合溶液用冰块冷却至0-5℃，30min后加入质量占M1、M2、M3、M4总质量的0.1-5％的引发剂，10min后注射占M1、M2、M3、M4总质量5-10％的催化剂，氮气保护下，继续搅拌5-20min，直至混合溶液开始出现粘稠状；

(3)将粘稠状的混合溶液立刻倒入厚度为2mm的玻璃模具中，于20-30℃下静置密封反应15-36h，然后将反应产物浸泡于去离子水中2周，得到纯化后的水凝胶；

(4)将纯化后的水凝胶置于20-35℃的鼓风干燥箱中干燥20-40h，然后放在质量浓度为3-30％的水溶性离子染料溶液中，5-50h后得到所述的含有纳米粘土的高吸附性水凝胶。

7.根据权利要求6所述的含有纳米粘土的高吸附性水凝胶的制备方法，其特征在于所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，催化剂为N，N，N’N’-四甲基乙二胺或亚硫酸氢钠。

8.根据权利要求6所述的含有纳米粘土的高吸附性水凝胶的制备方法，其特征在于所述的染料为结晶紫或甲基橙或亚甲基蓝或孔雀绿或臧红或甲苯胺蓝或罗丹明B中的一种。

9.根据权利要求6所述的含有纳米粘土的高吸附性水凝胶的制备方法，其特征在于所制备水凝胶对水溶性离子染料的吸附量和吸附速率可由温度、pH值、交联度、染料浓度、凝胶体积、纳米粘土或生物高分子用量和种类，以及反应物投料比来调节。

10.根据权利要求1所述的含有纳米粘土的高吸附性水凝胶的应用，其特征在于所制备的水凝胶可用于纺织印染废水处理、染料吸附和重金属离子富集回收等领域。