[发明专利]一种锰锌铁氧体接枝环糊精-丙烯酸水凝胶吸附及其制法

说明书

本发明涉及污水处理技术领域，且公开了一种锰锌铁氧体接枝环糊精‑丙烯酸水凝胶吸附，包括以下配方原料及组分：纳米锰锌铁氧体接枝环糊精、过硫酸铵、甲基丙烯酸和N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺。该一种锰锌铁氧体接枝环糊精‑丙烯酸水凝胶吸附，以戊二醛作为交联剂，使氨基化纳米锰锌铁氧体的与氨基β‑环糊精进行交联反应，得到纳米锰锌铁氧体接枝环糊精，以过硫酸铵作为引发剂，促进β‑环糊精产生活性自由基，原位引发甲基丙烯酸自由基聚合，形成锰锌铁氧体接枝环糊精‑丙烯酸水凝胶吸附，通过化学键共价修饰增强了纳米锰锌铁氧体、β‑环糊精与聚丙烯酸水凝胶的结合能力，很难发生分离。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种锰锌铁氧体接枝环糊精-丙烯酸水凝胶吸附及其制法。

背景技术

近年来我国的水污染问题日益严峻，由水污染引起的缺水事件和健康问题不断发生，水污染主要是由未经处理而排放的生活污水、工业废水、农业污水等造成的，污染物主要有铜、汞、铬等重金属化合物及其离子，以及有机染料、卤化物、有机溶剂等有机污染物。

目前对于污水处理的方法主要有物理吸附法、化学氧化法、生物降解法等，物理吸附材料主要有活性炭材料、聚丙烯酰胺、沸石分子筛等，聚丙烯酸水凝胶材料是一种亲水性很强的三维网络结构凝胶，聚丙烯酸水凝胶中含有丰富的羧基，可以与铬等重金属离子，以及罗丹明B等有机染料进行络合作用，可以起到良好的吸附作用，是一种潜力巨大的污水处理吸附材料，并且可以通过物理共混的方法，加入含有活性吸附基团如β-环糊精、海藻酸钠等，以及磁性物质如四氧化三铁、锰锌铁氧体等，来增强聚丙烯酸水凝胶的吸附性能和磁性吸附效果，但是这种物理共混方法会导致β-环糊精、锰锌铁氧体与聚丙烯酸水凝胶的结合不牢固，在复杂和流动的水体环境中，会导致β-环糊精、锰锌铁氧体脱离出聚丙烯酸水凝胶基体，降低了材料的吸附性能，并且造成二次污染。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种锰锌铁氧体接枝环糊精-丙烯酸水凝胶吸附及其制法，解决了β-环糊精、锰锌铁氧体与聚丙烯酸水凝胶的结合不牢固，会脱离出水凝胶基体。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锰锌铁氧体接枝环糊精-丙烯酸水凝胶吸附，包括以下原料及组分：纳米锰锌铁氧体接枝环糊精、过硫酸铵、甲基丙烯酸和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为20-50:1-2:100:5-15。

优选的，所述锰锌铁氧体接枝环糊精-丙烯酸水凝胶吸附制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入乙二醇溶剂、硫酸铁、硫酸锌、硫酸锰，在50-70℃匀速搅拌30-60min，加入氢氧化钠调节溶液pH至10-11，再加入1,6-己二胺搅拌均匀后将溶液倒入水热反应釜中，置于反应釜加热器中加热至150-170℃，反应10-15h，将溶液过滤除去溶剂，使用去离子水和乙醇洗涤固体产物并干燥，制备得到氨基化纳米锰锌铁氧体，其中锰锌铁氧体的分子式为Mn_0.6Zn_0.4Fe₂O₄。

(2)向反应瓶中加入去离子水溶剂和氨基β-环糊精、氨基化纳米锰锌铁氧体和交联剂戊二醛，超声分散均匀后在40-80℃下匀速搅拌反应6-12h，将溶液置于冰水浴中，加入去离子水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂、使用去离子水和乙醇洗涤并干燥，制备得到纳米锰锌铁氧体接枝环糊精。

(3)向反应瓶中通入氮气，加入去离子水溶剂、纳米锰锌铁氧体接枝环糊精，超声分散均匀在60-70℃下加入过硫酸铵，匀速搅拌活化20-40min，再加入甲基丙烯酸和交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，升温至75-85℃匀速搅拌反应4-8h，使用去离子水和乙醇离心分离洗涤直至上层液澄清，固体产物进行透析除杂，制备得到锰锌铁氧体接枝环糊精-丙烯酸水凝胶吸附。