[发明专利]丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶及其制备方法和应用，该水凝胶为由丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯三种单体无规聚合构成的三元共聚水凝胶，丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯三种单体的摩尔比为(1～3):(1～3):1。以过硫酸钾为引发剂、N，N‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，丙烯酸中和度为80％条件下进行聚合，得到所述丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶。本发明的丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶对废水中重金属的吸附量高，循环性能好。

技术领域

本发明涉及一种金属离子吸附水凝胶的制备方法及应用，属于聚合物水凝胶吸附剂领域。

背景技术

重金属离子毒性很大，不易在生物体内代谢，它们可以致畸，致癌，致突变，还可以使内分泌紊乱，这会严重威胁人类，动植物的健康和生存。目前防止水体被重金属污染的方法有化学沉淀法、反渗透法、生物修复法、离子交换以及吸附法等。吸附法因其工作效率高、操作简便且环境友好而受到广泛关注。选择可与重金属离子形成较高稳定常数配合物的有机官能团基体，得到的水凝胶吸附剂具有制备方便、吸附量高、性能稳定等优点。水凝胶吸附剂因具有良好的亲水性，且价格低廉，有着良好的市场前景，能广泛应用于工业，农业等领域。Zhang等以水和1，4-二氧六环作混合溶剂，以丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺作交联剂，然后通过自由基聚合，制得了可去除溶胀的温敏型水凝胶。Kuila等用丙烯酸为原料，过硫酸钾为引发剂，加入链转移剂，制得对Ca²⁺有着很强螯合作用的聚丙烯酸水凝胶。Zhao等以丙烯酰胺、植酸和多巴胺为单体制备了复合水凝胶，该水凝胶对Cu²⁺的平衡吸附量达(231.36±4.70)mg/g。聚丙烯类水凝胶在重金属离子吸附中起着重要作用。

发明内容

针对当前聚合物水凝胶吸附剂对污水中重金属吸附种类少、难以适应当前重金属组成复杂的污水处理的问题，本发明的目的是提供一种丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶及其制备方法和应用，以适用于多种金属吸附，且吸附效率高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶，其为由丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯三种单体无规聚合构成的三元共聚水凝胶，丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯三种单体的摩尔比为(1～3):(1～3):1。

一种丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶的制备方法，以丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯为原料，以过硫酸钾为引发剂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，丙烯酸中和度为80％条件下进行聚合，得到所述丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶。

优选的，所述过硫酸钾的用量为三种单体总质量的0.5～0.8％，N，N-亚甲基双丙烯酰胺的用量为三种单体总质量的1～5％。

本发明的丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶的制备方法的具体步骤如下：

步骤1，将质量分数为40％的氢氧化钠溶液加入丙烯酸中，搅拌10-20min，然后冷却至室温；

步骤2，然后依次加入丙烯酰胺、苯乙烯，搅拌10-20min；

步骤3，加入过硫酸钾，搅拌5-10min后，加入N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，倒入容器，升温至70℃，连续反应8h；反应得到的产物干燥粉碎得到粉末。

优选的，所述步骤3中，反应和干燥均在托盘中进行，反应时反应体系溶液高度保持5-10cm。

优选的，所述步骤3中，粉碎为200目的粉末。

本发明的丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶能够作为重金属吸附剂用于吸附污水中的重金属离子。

所述丙烯酸/丙烯酰胺/苯乙烯三元共聚水凝胶对重金属离子吸附能够很好拟合第二动力学方程。