[发明专利]一种用于污水处理的石膏‑水凝胶复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种用于污水处理的石膏-水凝胶复合材料及其制备方法。

背景技术

现代工业的快速发展和经济高速增长，越来越多的目光关注在化学化工、污水处理、环境保护等领域带来的环境问题，特别是在水质污染上，目前 已经成为不容忽视的社会问题。水质受到污染，不仅会对水环境以及整个生态系统造成严重的危害，甚至危及人类的身体健康。因此，如何快速、高效进行污水处理成为水污染控制研究领域迫切需要解决的难题。

中国专利公开号为CN103709328A公开了一种半纤维素基有机- 无机复合水凝胶的制备方法，该制备方法包括：将半纤维素与水在反应器中混合，然后加热至80℃～90℃反应获得混合液；向混合液中加入蒙脱土，在氮气氛围下搅拌形成粘稠状溶液，降温；当粘稠状溶液温度降至68 ～ 75℃时，加入过硫酸钾反应5 ～ 15min，然后分别加入丙烯酸、2- 丙烯胺-2- 甲基丙磺酸、N,N- 亚甲基丙烯酰胺，反应4 小时，获得初级水凝胶产物；将初级水凝胶产物放入过量的乙醇溶液中，进行脱水；然后将脱水后的初级水凝胶产物在60℃～ 80℃下干燥，得到半纤维素基有机- 无机复合水凝胶。但是该方法制备的水凝胶亲水性较差，吸附过滤效率较低。

中国专利公开号为CN 104804203A公开了一种水凝胶微球的制备方法，步骤（1）：合成含有双烯体基团的聚合物；步骤（2）：合成含有亲双烯体基团的聚合物；步骤（3）：选择乳化剂和有机相，将步骤（2）和步骤（3）中合成的大分子双烯体和大分子亲双烯体溶解于水中，搅拌形成稳定的W/O 型乳液；将步骤（3）中形成的稳定的W/O 型乳液进行升高温度，发生双烯合成反应，反应结束后经过破乳、洗涤、抽滤和干燥程序，即得到水凝胶微球。该发明水凝胶微球的制备方法操作简单方便，无需催化剂或引发剂；但是该发明制备的水凝胶微球结构稳定性和力学性能较差。

中国专利公开号为CN 104031275A公开了一种粘土改性聚乙烯醇防污水凝胶的制备方法，该发明包括下列步骤：(1) 将无机粘土加热溶于去离子水中，充分溶解得到悬浮液，然后将该悬浮液超声分散，得到均匀的粘土分散液；(2) 向粘土分散液中加入聚乙烯醇，80 ～ 100℃下搅拌2 ～ 3h，得到粘土改性聚乙烯醇水凝胶混合溶液；(3) 将粘土改性聚乙烯醇水凝胶混合溶液重复至少三次冷冻- 解冻过程，制得粘土改性聚乙烯醇防污水凝胶。该发明制备工艺简单，原料易于得到且制备成本低廉；但是该发明制备的水凝胶材料结构稳定性较差，吸附量较低。

在经济和工业技术的快速发展之际，随着环境保护越来越受到重视，污水处理材料已经成为污水处理技术中的重要组成部分，同时受到各个领域关注，而目前用于污水处理的水凝胶材料的种类较少，大大限制了污水处理材料的选择，因此，开发一种适用于污水处理的具有结构稳固，以及优异的吸附效率和力学性能的水凝胶材料，对丰富污水处理材料，促进污水处理的发展具有重要意义。

发明内容

本发明目的：为了丰富污水处理材料种类，本发明提供一种用于污水处理的复合材料，其结构稳固、力学性能强、比表面积大、过滤分离和吸附效率好，生产成本低廉，使用寿命长，为污水处理材料提供更多的选择。

本发明采用的技术方案：

一种用于污水处理的石膏-水凝胶复合材料，其特征在于：包含石膏的水凝胶,由以下材料以重量份制备而成：

丙烯酸20-40

石膏20-30

丙烯酰胺10-20

聚乙烯醇5.0-8.0

半纤维素2.0-4.0

过硫酸钾0.4-0.6

N,N`-亚甲基双丙烯酰胺 0.05-0.08

所述丙烯酸中和度在65%和90%之间.

所述的石膏为生石膏;所述半纤维素为季铵型秸秆半纤维素。

一种用于污水处理的石膏-水凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：.

(1)将重量份为20-30的石膏和重量份为2.0-4.0的半纤维素置于水中，并进行超声分散，形成悬浮液；

(2)将重量份为20-40的丙烯酸，重量份为10-20的丙烯酰胺，重量份为5.0-8.0的聚乙烯醇，重量份为0.4-0.6的过硫酸钾和重量份为0.05-0.08的N,N`-亚甲基丙烯酰胺加入步骤（1）的悬浮液中，在加热温度为85℃下进行超声搅拌混合，搅拌转速400-600rpm，搅拌时间90-120分钟，得到混合均匀含有石膏和半纤维素的初级产物；