[发明专利]一种磁性聚丙烯酰胺/海藻酸锆凝胶球及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种磁性聚丙烯酰胺/海藻酸锆凝胶球的制备方法，其步骤包括：用共沉淀法制备亲水性Fe₃O₄纳米磁流体；将海藻酸钠加入亲水性Fe₃O₄纳米磁流体中，与多种有机溶剂配成磁性复合凝胶的前驱体溶液；配制氯氧化锆和过硫酸铵的混合溶液；将得到的凝胶前驱体溶液均匀地滴入混合溶液中，化学交联反应得到磁性聚丙烯酰胺/海藻酸锆凝胶球。该材料对水中磷酸盐的吸附量高达42.21mg‑P/g，即使循环使用5次后，吸附性能基本维持不变，具有良好的稳定性和回收再利用特性。本方法制备过程简单、条件易控、适于大量生产。特别地，由于具有磁响应性，可在外加磁场下实现快速分离回收，具有效率高、节能、环保的特点。

技术领域

本发明属于水处理领域，更具体的，是涉及一种磁性聚丙烯酰胺/海藻酸锆凝胶球的制备方法。

背景技术

近年来，我国工农业发展过程中含磷废水带来的水体富营养化问题日趋严重，而随着自然界有限磷资源的日益减少，废水中的磷对于农业肥料生产却是一种重要的资源。因此，寻找一种实现废水中磷的有效去除和回收的经济、高效技术显得迫在眉睫。目前，许多废水除磷技术被开发出来，包括化学沉淀法、生物法、电渗析法、反渗透法、离子交换法以及吸附法等。由于吸附法具有设备投资小、工艺简单、较高的磷去除率(即使在较低浓度下)、并能够实现磷的回收等优点，因而被认为是较好的选择。然而，该法的关键是寻找和开发具有成本低、高吸附容量和稳定性、便于循环利用、环境友好的新型磷吸附材料。

海藻酸是一种从海藻或褐藻中提取、来源充足的天然多聚糖，具有价格低廉、亲水、易生物降解、可再生等特性，已在许多领域开展广泛的应用。海藻酸钠(SA)是海藻酸的钠盐，当其与二价或高价阳离子接触时，能够不可逆地快速形成不溶于水的凝胶微球。由于阳离子的存在，这种凝胶微球被证明其在去除废水中的阴离子污染物(如氟离子)是非常有效的。例如专利文献CN104383892A公开了“一种电喷法制备多孔海藻酸盐凝胶微球吸附剂的方法”，Zhou等人(Q.Zhou,X.Lin,B.Li,X.Luo,Fluoride adsorption from aqueoussolution by aluminum alginate particles prepared via electrostatic spinningdevice,Chemical Engineering Journal 256(2014)306-315.)通过电喷法分别制备出海藻酸铝吸附水中的氟离子，Pandi等人(K.Pandi,N.Viswanathan,A facile synthesis ofmetal ion-imprinted graphene oxide/alginate hybrid biopolymeric beads forenhanced fluoride sorption,RSC Adv.6(2016)75905-75915.)开发负载石墨烯的海藻酸镧复合微球用于提高氟离子的吸附性能。到目前为止，有关海藻酸盐凝胶用于吸附去除水中磷酸盐的研究较少。