[发明专利]一种用于铜离子吸附的磁性复合水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于铜离子吸附的磁性复合水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：将醋酸纤维素纳米纤维进行脱乙酰化，得到纤维素纳米纤维；将丙烯酸、马来酸酐、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺溶解于硝酸溶液中，得到反应液A；将硝酸铈铵溶解于硝酸溶液中，加入纤维素纳米纤维和乙烯基修饰二氧化硅，得到反应液B；将反应液A滴加入反应液B中，进行反应，得到纤维素纳米纤维接枝聚(丙烯酸‑co‑马来酸酐)水凝胶；将氯化亚铁和氯化铁溶解于去离子水中，加入纤维素纳米纤维接枝聚(丙烯酸‑co‑马来酸酐)水凝胶和氨水，反应后，得到所述用于铜离子吸附的磁性复合水凝胶。本发明合成方法简便、快捷、可操作性强、非常适合于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种用于铜离子吸附的磁性复合水凝胶的制备方法，属于吸附材料领域。

背景技术

随着工业和农业的快速发展，导致Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺、Co²⁺和Pb²⁺等重金属离子的大量排放，严重污染环境。与有机污染物不同，这些重金属不能被生物降解，很容易通过食物链富集到人体内，引起人体中毒。为了保护人类和环境，这些毒重金属应该从废水中去除。目前各种方法被广泛应用去除废水中的有毒重金属，包括化学沉淀法、化学氧化/还原法、反渗透法、膜分离法、离子交换法、吸附法等。这些方法中吸附法满足简单有效地处理重金属离子而且不会引起环境的二次污染的要求。

对于环境无害的材料，天然高分子材料因其生物相容性好、来源广泛、可大量再生、可被细菌降解、不易造成白色污染等优良特性而成为材料研究的热点。醋酸纤维素(CA)是天然高分子纤维素的衍生物，是一种具有良好生物相容性和生物降解性的生物材料。而且CA还是处理水常用的一种高分子材料。然而CA分子链上只含有羟基和乙酰基，羟基和乙酰基对重金属离子的吸附性能较弱，且CA为亲水性差，大大的影响了其吸附容量。因此如何提高CA对重金属离子的吸附容量，成为人们研究的重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜离子吸附磁性复合水凝胶的制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于铜离子吸附的磁性复合水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：

S1、将醋酸纤维素纳米纤维浸泡在0.05～0.3mol/L的NaOH/乙醇溶液中24h后，用蒸馏水洗涤，直至洗涤液pH值为7，冷冻干燥得到纤维素纳米纤维；

S2、将乙烯基三乙氧基硅烷溶解于乙醇中，加入二氧化硅，分散均匀后，超声处理2h，离心分离、洗涤、干燥，得到乙烯基修饰二氧化硅；

S3、将丙烯酸、马来酸酐、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶解于硝酸溶液中，得到反应液A；将硝酸铈铵溶解于硝酸溶液中，加入所述纤维素纳米纤维和乙烯基修饰二氧化硅，得到反应液B；将所述反应液A滴加入反应液B中，在30～60℃下进行反应，得到纤维素纳米纤维接枝聚(丙烯酸-co-马来酸酐)水凝胶；

S4、将氯化亚铁和氯化铁溶解于去离子水中，加入所述纤维素纳米纤维接枝聚(丙烯酸-co-马来酸酐)水凝胶和氨水，反应后，得到纤维素纳米纤维接枝聚(丙烯酸-co-马来酸酐)/Fe₃O₄磁性复合水凝胶，即所述用于铜离子吸附的磁性复合水凝胶；

其中，所述醋酸纤维素纳米纤维的制备方法为：

将醋酸纤维素溶解于四氢呋喃和N,N’-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，得到淬火液，将所述淬火液在-60～-10℃下淬火后，用蒸馏水除去四氢呋喃和N,N’-二甲基甲酰胺，经冷冻干燥得到醋酸纤维素纳米纤维。

作为优选方案，所述淬火液中，醋酸纤维素的质量分数为2～4％；四氢呋喃和N,N’-二甲基甲酰胺的质量比为2：(3～5)；淬火时间为2～4h。