[发明专利]一种利用光催化和温敏性协同作用的温敏复合水凝胶的制备方法及应用

说明书

本发明涉及印染废水处理技术领域，公开了一种利用光催化和温敏性协同作用的温敏复合水凝胶的制备方法及应用，本发明的温敏复合水凝胶是将温敏共聚物和光催化剂引入海藻酸盐水凝胶中，其在温度变化过程中水凝胶孔隙率可调，在光照条件下可吸附降解染料，该温敏复合水凝胶借助加入催化剂后引起的水凝胶内部多孔结构和温敏共聚物在转变温度以上形成疏松结构的协同作用提高复合水凝胶对染料的吸附能力。借助水凝胶内部包埋的光催化剂，更能够实现对吸附染料的降解和复合水凝胶的循环利用，可应用于印染污水处理等领域。

技术领域

本发明涉及印染废水处理技术领域，尤其具体涉及对亚甲基蓝、孔雀石绿等有机染料具有良好去除功能的温敏复合水凝胶的制备方法及应用。

背景技术

到目前为止，从印染废水中去除染料仍然是工业上的一个难题。目前，针对有机染料污染治理方法主要包括物理-化学方法、化学方法和生物方法。物理法常通过沉淀、离心、吸附、过滤(筛滤)、气浮等方法将大颗粒杂质去除，而不改变污水及杂质的性质。化学法是向水体中加入一些化学物质，与水中的污染物发生化学反应，如生成不溶于水的盐或分解为无毒无害的小分子，从而达到水处理净化的目的。生物法是通过人工干预，创造适合水体中厌氧微生物或好氧微生物大量繁殖的环境，通过微生物氧化、分解有机污染物并转化为无害物质，使污水得以净化。

光催化降解法作为一种新型技术，由于光催化剂出色的热和化学稳定性以及光催化性能，使其广泛用于光催化水分解(H₂分解和水分解)以及污染物的光催化降解等领域。光催化剂在光照射条件下，可将吸附于光催化剂表面的有机污染物氧化分解为CO₂，H₂O和一些简单的小分子。

但光催化剂多呈纳米级或微米级的粉末或薄片形式存在，由此产生的较高的比表面能及很强的团聚趋势，使其作为催化剂时催化活性和选择性大大降低，且反应结束后不易分离而导致催化剂流失，造成环境污染。要解决这个难题，选择好的载体将其进行负载很关键。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用光催化和温敏性协同作用的温敏复合水凝胶的制备方法及应用。本发明的温敏复合水凝胶是将温敏共聚物和光催化剂引入海藻酸盐水凝胶中，其在温度变化过程中水凝胶孔隙率可调，在光照条件下可吸附降解染料，该温敏复合水凝胶借助加入催化剂后引起的水凝胶内部多孔结构和温敏共聚物在转变温度以上形成疏松结构的协同作用提高复合水凝胶对染料的吸附能力。借助水凝胶内部包埋的光催化剂，更能够实现对吸附染料的降解和复合水凝胶的循环利用，可应用于印染污水处理等领域。

本发明的技术方案具体为：一种掺杂光催化剂且具有互穿网络结构的温敏复合水凝胶的制备方法，胶由质量比为(5-70)∶(15-99)∶(0-25)∶(0-50)∶(0-99)的温敏单体M1、温敏单体M2、化学交联剂M3、光催化剂M4和海藻酸盐M5作为反应原料在水溶液中通过自由基聚合而得。

作为优选，所述制备方法具体包括以下步骤：

1)将温敏单体M1、温敏单体M2、化学交联剂M3、光催化剂M4和海藻酸盐M5依次加入去离子水中，配制成质量浓度为5-20％的水溶液，在15-25℃的密封容器中，通入惰性气体，搅拌30-70min，直至完全分散形成均一的混合溶液。

2)在混合溶液中加入引发剂，5-15min后注射稳定剂，惰性气体保护下，继续反应25-35min，直至混合溶液开始呈现凝胶状。

3)将呈现凝胶状的混合溶液于20-30℃下静置、密封反应10-36h，然后将反应产物置于二价阳离子溶液中置换出海藻酸盐中的阳离子；取出后再浸泡于去离子水中1-3天，冷冻干燥后制得温敏复合水凝胶。