[发明专利]一种共聚物的制备方法、由该制备方法得到的共聚物及其在水处理中的应用

说明书

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，涉及吸附材料的制备及其对重金属的吸附性能，具体的说是涉及一种共聚物的制备方法、由该制备方法得到的共聚物及其在水处理中的应用。

背景技术

随着工业的发展和社会的进步，污染物的排放日趋严重，导致人类赖以生存的自然水体、土壤的污染频发。重金属作为其中一类污染物质，由于其具有较大的毒性而对生态环境及人类危害极大：它不仅对水生生物构成威胁，并且能通过食物链累积到较高的毒性，最终危害人体的健康。例如，日本在上世纪60～70年代曾出现由汞污染引起的水俣病和镉污染引起的骨痛病事件。因此，开展重金属污染物的处理研究具有着重要的现实意义。

重金属废水处理技术主要包括化学法(例如，化学沉淀、氧化还原、铁氧体法等)、生物法、蒸发浓缩、电解法、离子交换法、吸附法以及膜分离法等。其中化学沉淀法因投资省、运行成本低等原因应用最为广泛，但重金属污染物的处理深度偏低，出水水质受原废水水质波动、pH控制、沉淀时间、搅拌条件等因素影响，波动性较大，易出现超标现象；蒸发浓缩、电解法等深度处理技术虽在处理效果上有较好表现，但在设备投资及处理成本上仍然偏高，难以实现大规模推广应用；混凝、生物处理、氧化还原等往往达不到重金属废水排放标准；反渗透、超滤、纳滤等膜分离技术总体处理效果较好，但对运行条件要求较高，出水和回用率不稳定，投资与操作成本偏高。而吸附法因其成本低廉、方法简便易行受到环境界研究人员的重视。目前，常用的吸附剂主要有活性炭、沸石、离子树脂和螯合树脂等，而采用共聚法制备吸附剂的研究相对较少。

中国专利ZL 200580014128公布了主要由N-乙烯基甲酰胺组成的聚合物的化学制备方法，专利02825372.8公开了一种采用化学方法制备的聚乙烯醇-共-聚(N-乙烯基甲酰胺)共聚物作为喷墨记录的介质体系，郑庆锋等人(2004年，水处理技术，《新型螯合纤维对重金属离子吸附性能的研究》)报道了N-乙烯基甲酰胺/丙烯晴共聚物的化学制备过程及其对重金属的吸附；袁汉江等人(2006年，安徽工程科技学院学报，NVF/DMAM的共聚反应和相应共聚物的玻璃化温度(NVF-体系的共聚反应及其共聚物性能……IV))报道了N-乙烯基甲酰 胺与甲基丙烯酸缩水甘油酯进行不同摩尔配比的化学法共聚反应。

但上述方法为化学聚合法，其制备过程往往需要添加引发剂、交联剂，从而导致制备的高分子聚合物纯度下降。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种共聚物的制备方法，该制备方法采用辐照共聚，方法简单，易于操作；本发明的另一目的是由该制备方法得到的共聚物及其在水处理中的应用，该共聚物中含有可吸附、螯合重金属离子的功能基团，能有效吸附Cr³⁺、Cd²⁺、Cu²⁺和Co²⁺离子。

本发明的技术方案是：一种共聚物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将N-乙烯基甲酰胺单体、丙烯酸羟乙酯单体和水混合均匀，其中，N-乙烯基甲酰胺单体与丙烯酸羟乙酯单体的体积比为1∶1～1∶9；

(2)充入保护气体，在-63℃～-95℃温度下，采用高能射线辐照聚合。

混合均匀的混合物经过超声波处理数分钟以上更好。

步骤(1)中所用水优选为蒸馏水或去离子水，更优选为去离子水；步骤(2)中所用保护气体是对聚合无影响气体，以排除空气中氧气，优选为氦气、氩气等惰性气体或氮气，最优选为氮气；所述高能射线优选为γ射线或电子束(由加速器产生，能量一般在MEV以上)，γ射线优选为⁶⁰Co-γ射线或¹³⁷Cs-γ射线，其辐射剂量优选为1×10³～1×10⁶Gy。

作为对本发明的进一步揭示，N-乙烯基甲酰胺和丙烯酸羟乙酯之和与水的体积比为1∶6～2∶3，混合均匀的混合物经过超声波处理，并且充入保护气体隔绝氧气。

上述体积比均为室温下的体积比。