[发明专利]一种可吸附钙镁离子多孔复合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种可吸附钙镁离子的多孔复合物的制备方法，该多孔复合物由聚丙烯酰胺(PAM)、氧化石墨烯(GO)组成。该复合物利用了PAM上的酰胺基团以及GO表面丰富的含氧官能团，如羟基、羧基、环氧基等，两者协同吸附水溶液中的钙镁离子。本产品所需原料易得，反应条件温和，易于操作和控制，便于实现工业化生产，具有良好的应用前景。

【技术领域】

本发明属于离子吸附材料领域，是一种新型功能材料，具有涉及一种可吸附钙镁离子多孔复合物及其制备方法。

【背景技术】

盐湖资源是我国矿产资源的重要组成部分，富含丰富的无机盐资源。我国盐湖数量多、类型全；盐湖中含有的钙、镁、锂、硼等资源，在高效农业、信息、新能源、有色金属材料环保等产业中都有着广泛的应用。其中锂金属作为锂离子电池的电极，对于节能减排具有巨大意义。但我国盐湖卤水中钙镁离子，影响卤水中锂金属的提取。聚丙烯酰胺因其具有的活泼的酰胺基团和双键，可与金属形成配位键，吸附金属离子氧化石墨烯(GO)因其巨大的比表面积、富电子结构和表面含氧活性官能团具有吸附容量大、吸附速率快等优点表现出良好的吸附能力。本发明拟用GO的水溶性，在溶液中原位聚合丙烯酰胺，制备聚丙烯酰胺/氧化石墨烯的复合物，经冷冻干燥后得到多孔复合物。

【发明内容】

本发明采取的是聚丙烯酰胺作为基体，与石墨烯复合，利用两者协同作用，制备复合物通过冷冻干燥形成多孔结构的增强聚丙烯酰胺。这种材料具有良好的吸附钙镁离子的能力。

本发明采取的的技术方案是：以聚丙烯酰胺为基体，通过石墨烯对其进行改性，制备多孔复合物，具体制备方法如下：

1.氧化石墨烯水溶液的制备方法：称取20mgGO和20ml去离子水混合，放入 25℃超声水浴锅中，超声6h。

2.聚丙烯酰胺(PAM)/GO复合物的制备：称取2.0g丙烯酰胺(AM)，加入 10mlGO分散液，先搅拌30分钟，再超声分散形成澄清溶液；在室温下加入 1.5mgN，N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)，同时保持快速搅拌，通氮气(N₂)15min，升温至45℃-50℃，快速加入80mg过硫酸铵升温至60℃，反应3h；将反应体系降至室温，样品用蒸馏水洗涤至中性，得到PAM/GO复合物。

3.多孔复合物的制备：将上一步所得样品进行冷冻干燥，所得干燥样品即为可吸附钙镁离子多孔复合物。

与现有技术相比，本发明利用GO表面含有丰富的含氧官能团与聚丙烯酰胺的酰胺键协同作用，有利于石墨烯对聚丙烯酰胺进行强化，既可以有效改进和增强材料本身吸附水中钙镁离子的能力又提高了聚丙烯酰胺的韧性与强度。

本发明的吸附水中镁离子的能力体现为：在20℃-35℃环境下，将样品放入配置好的含镁量0.2mol/L的溶液中，保温30min，最终测得样品最低吸附能力为每克样品吸收5.61mg镁离子，最高吸附能力为每克样品吸附52.8mg镁离子。

本发明的吸附水中钙离子的能力体现为：在20℃-35℃环境下，将样品放入配置好的0.005mmol/L的溶液中，保温30min，最终测得样品最低吸附能力为每克样品吸收0.198mg钙离子，最高吸附能力为每克样品吸附0.556mg钙离子。

【附图说明】

图1：为可吸附钙镁离子多孔复合物的制备原理图

图2.为复合材料微观结构示意图

图3.含1％GO的相同体积样品单位质量的钙离子吸附量

图4.不同GO含量样品的吸附钙离子量图

图5.含1％GO的相同体积样品单位质量的镁离子吸附量

图6.不同GO含量样品的吸附镁离子量图

具体实施案例