[发明专利]一种微凝胶增强的双网络水凝胶吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种微凝胶增强的双网络水凝胶吸附剂及其制备方法和应用，由淡紫拟青霉菌、N‑异丙基丙烯酰胺单体制备成预聚体，再预聚体加入琼脂、丙烯酰胺和丙烯酸羟乙酯溶液中合成复合凝胶，最后将制备的复合凝胶进行氨基化修饰，制备得到微凝胶增强的双网络水凝胶吸附剂。本发明制备的双网络温敏型水凝胶吸附剂具有三维网络多孔结构，双网络的互穿结构，和微凝胶的大分子交联，极大地增强了该凝胶的力学性能，有较高渗透压，能实现快速的吸附溶液中重金属离子。

技术领域

本发明涉及功能化材料技术领域，更具体地，涉及一种微凝胶增强的双网络水凝胶吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业发展的前进，污染问题也日益突出，越来越来多的科研工作者把目光集中在重金属废水处理领域。吸附法是比较成熟的废水处理方法，目前使用的吸附剂主要分为无机或有机材料做成的吸附剂，比如说活性炭、高分子鳌合树脂等，但是这类吸附剂存在着疏水性质、孔径小、低的扩散速率以及低的吸附容量等问题，使得其应用受限，另外一种纳米吸附剂虽然具有高的吸附容量、吸附速率快等优点，不过其因为体积小很难被回收利用，而且很容易产生毒性淤泥。因此合成开发一种具有高扩散速率、高吸附容量、可回收利用的吸附剂是科研工作的研究重点方向。水凝胶是一种高含水量、高扩散速率、亲水性的三维网络高分子聚合物，而且宏观下表现为不溶于水，易于分离，在重金属废水处理中具有巨大的优势。不过传统单一网络的水凝胶的力学性能很差，在水中容易吸水溶胀破裂，这不利于废水处理过程。

双网络水凝胶和纳米复合凝胶是是两种力学性能优异的水凝胶。双网络水凝胶通过两种力学性能相反的网络交织在一起，这两种网络一种是软而韧，另一种网络是硬而脆，形成的凝胶具有超强的力学性能。纳米复合凝胶是一种通过纳米材料增强的水凝胶。纳米材料与高分子网络之间通过物理键或化学键形成多个交联，这比传统的交联剂形成单一交联具有更大的优势，形成的水凝胶具有更高的力学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有吸附剂机械性能差、吸附效率低和功能化单一的不足，提供一种微凝胶增强的双网络水凝胶吸附剂。

本发明要解决的另一技术问题是提供所述微凝胶增强的双网络水凝胶吸附剂。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种微凝胶增强的双网络水凝胶吸附剂，制备步骤包括：

S1.制备预聚体：将微生物加入到含有N-异丙基丙烯酰胺单体溶液中，通入氮气，加入交联剂和引发剂，再加入十二烷基苯磺酸钠于一定温度下搅拌，反应一定时间，冰水浴中止反应得到预聚体。

S2.制备复合凝胶：将琼脂溶解于水中，再加入一定量的丙烯酰胺和丙烯酸羟乙酯单体，最后在琼脂溶液中加入S1制备的预聚体，在一定温度聚合得到复合凝胶；

S3.功能化修饰改性：将合成好的凝胶加入到含有三乙烯四胺溶液中反应，得到功能修饰的微凝胶增强的双网络水凝胶吸附剂。

进一步地，S1所述N-异丙基丙烯酰胺单体的物质的量浓度为0.5～1.0mmol/mL。

进一步地，S1所述微生物在溶液中的含量为N-异丙基丙酰胺质量的1～10wt.％；优选地，所述微生物为淡紫拟青霉菌。

进一步地，S1所述为交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺，交联剂的加入量为N-异丙基丙烯酰胺单体质量的1～10％。

进一步地，S1所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢和过氧化苯甲酰中的一种或多种，引发剂的加入量为N-异丙基丙烯酰胺单体质量的1～5％。

进一步地，S2所述琼脂水溶液中的琼脂的质量分数为1～15wt.％；S2所述S1制备的预聚体与琼脂单体溶液的体积比为0.1～2。

进一步地，S2所述所述琼脂与丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯的质量比为1：1～10：1～10。