[发明专利]一种纤维素纳米纤维水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开一种纤维素纳米纤维水凝胶及其制备方法，涉及污水处理技术领域。所述纤维素纳米纤维水凝胶的制备方法包括：将纤维素纳米纤维置于去离子水中分散成悬浮液；向所述悬浮液中加入引发剂，搅拌混匀，依次加入单体a、单体b和N,N‑亚甲基双丙烯酰胺发生聚合反应，制得纤维素纳米纤维水凝胶。其中，单体a为丙烯酸及其碱金属盐、铵盐和有机胺盐及甲基丙烯酸及其碱金属盐、铵盐和有机胺盐中的至少一种；单体b为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或两种。本发明提出的纤维素纳米纤维水凝胶制备方法所需条件简单、成本低廉、便于推广，通过该方法制得的纤维素纳米纤维水凝胶具有比表面积大、活性位点多的优点，作为污水吸附剂，具有高效吸附性能。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及一种纤维素纳米纤维水凝胶及其制备方法。

背景技术

水是现代化工农业生产和食品加工过程中不可或缺的元素，而对于一些传统的农产品加工和水产品制造企业，水的用量更是巨大。在水资源使用与消耗的同时，随之而来大量废弃物进入水体中造成污染，引起了生态环境的严重负面效应。这其中因有机物小分子形成的有色污水以其成分难以自然降解(如抗光解、抗氧化)，且水体色度深、生物毒性大，给人类社会和自然界带来了极大的危害。因此，有色废水的水处理技术及水循环技术的研究显得尤为重要。目前，常规废水处理技术主要包括生物法(如微生物絮凝技术、膜生物反应器法等)，化学法(如氧化还原法、电解化学法等)和物理法(如过滤法、离心分离法等)三大类。

申请号为201310319546.9的专利公开了一种纤维素基大孔凝胶复合氧化亚铜可见光催化剂的制备方法，即将纤维素纤维素溶液于常温下加入过硫酸铵引发，再依次加入交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酸及丙烯酰胺单体，低温聚合，得到纤维素基大孔凝胶；再浸入含铜水溶液中直至吸附平衡，加入氢氧化钠水溶液，葡萄糖溶液，再水浴反应后，得到纤维素基大孔凝胶复合氧化亚铜可见光催化剂。该发明缺陷在于操作复杂，成本较高，制得的纤维素基大孔凝胶复合氧化亚铜可见光催化剂在吸附性能上有限。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种纤维素纳米纤维水凝胶及其制备方法，旨在构造一种具有高效吸附性能的纤维素纳米纤维水凝胶，用以处理有色污水。

为实现上述目的，本发明提出一种纤维素纳米纤维水凝胶，所述纤维素纳米纤维水凝胶的结构式为：

其中，R1为H或CH3；n1～n4为整数，其中，n1和n2为200～10000，n3和n4为1～600。

本发明还提出了一种纤维素纳米纤维水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将纤维素纳米纤维置于去离子水中，分散成悬浮液；

向所述悬浮液中加入引发剂，搅拌混匀，依次加入单体a、单体b和N,N-亚甲基双丙烯酰胺发生聚合反应，制得纤维素纳米纤维水凝胶；

其中，单体a为丙烯酸及其碱金属盐、铵盐和有机胺盐以及甲基丙烯酸及其碱金属盐、铵盐和有机胺盐中的至少一种；

单体b为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或两种。

优选地，所述向所述悬浮液中加入引发剂，搅拌混匀，依次加入单体a、单体b和N,N-亚甲基双丙烯酰胺发生聚合反应，制得纤维素纳米纤维水凝胶的步骤中，所述引发剂为过硫酸盐或过氧化物，所述引发剂的加入量为所述悬浮液中纤维素纳米纤维重量的7.5％～8.5％。

优选地，所述向所述悬浮液中加入引发剂，搅拌混匀，依次加入单体a、单体b和N,N-亚甲基双丙烯酰胺发生聚合反应，制得纤维素纳米纤维水凝胶的步骤中，所述单体a、单体b与所述悬浮液中纤维素纳米纤维的重量比为(1～3.5)：(4～1)：(1～1.5)；所述N,N-亚甲基双丙烯酰胺的加入量为所述悬浮液中纤维素纳米纤维重量的3％～6％。