[发明专利]一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料及其制法

说明书

本发明涉及水凝胶吸附材料技术领域，且公开了一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，包括以下配方原料及组分：聚丙烯酸‑聚乳酸嵌段共聚物、磁性羧甲基壳聚糖、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸钾、N,N‑双亚甲基双丙烯酰胺。该一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，DL‑丙交酯和丙烯酸羟乙酯进行开环和共聚反应，嵌段共聚物再与聚丙烯酸‑聚乳酸嵌段共聚物发生自由基聚合反应，赋予了材料生物降解功能，磁性羧甲基壳聚糖中的羧基与水凝胶中的氨基和亚氨基发生离子交联，纳米四氧化三铁在化学键的作用下，与水凝胶材料结合紧密，很难发生脱落和相分离，磁性壳聚糖增强了水凝胶材料对甲基橙，以及Cu²⁺、Cd²⁺的吸附性能。

技术领域

本发明涉及水凝胶吸附材料技术领域，具体为一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料及其制法。

背景技术

我国的水资源总量丰富，但是人均占水量只有世界人均的六分之一，是贫水国家之一，然而近年来水污染问题日益严峻，由水污染引起的缺水和事故不断发生，导致使工厂停产和农业减产等事件不断反射，造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存，水污染主要来源于未经处理而排放的工业废水、生活污水、农业污水和矿业废水等，污染物主要有酸、碱以及铜、汞、铅重金属离子等无机污染物，以及苯酚类化合物、卤化物和有机染料等污染物，严重污染了水资源和自然环境。

目前对于水污染的处理方法主要有物理吸附法、化学中和法和化学沉淀法等，物理吸附材料主要有多孔碳材料、树脂类吸附剂、壳聚糖类吸附剂德国，其中水凝胶是一种亲水性很强的三维多孔网络结构凝胶，具有很高的吸水量和保水性，聚丙烯酸基水凝胶具有丰富的氨基和羧基等基团，可以与Cu²⁺、Pb²⁺和Cd²⁺等重金属发生络合作用，起到良好的吸附效果，并且可以将磁性四氧化三铁与水凝胶材料复合，增强水凝胶吸附材料的磁性吸附能力，并且可以通过外加磁场对吸附材料进行回收，但是通常采用物理共混的方法，使四氧化三铁与水凝胶材料结合，很容易在水体环境中，两者发生相分离，降低了材料的磁性吸附性能，还会造成二次污染，但是聚丙烯酸基水凝胶对甲基橙等有机染料的吸附性能较差，聚丙烯酸基水凝胶属于化学合成水凝胶，其生物降解性很差，废弃时很容易造成环境污染。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料及其制法，解决磁性聚丙烯酸基水凝胶吸附材料中，四氧化三铁与水凝胶材料很容易发生相分离的问题，同时解决了丙烯酸基水凝胶对甲基橙等有机染料的吸附性能很差的问题，并且解决了聚丙烯酸基水凝胶很难被生物降解的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：2-8份聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物、4-28份磁性羧甲基壳聚糖、38-45份丙烯酸、30-38份丙烯酰胺、1-3份过硫酸钾、1-2份N,N-双亚甲基双丙烯酰胺。

优选的，所述聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂，DL-丙交酯和丙烯酸羟乙酯，置于恒温油浴锅中加热至85-95℃，搅拌均匀后加入催化剂辛酸亚锡，加热至100-130℃，匀速搅拌反应6-12h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物。

优选的，所述DL-丙交酯、丙烯酸羟乙酯和辛酸亚锡的质量比为1:3-8:0.003-0.008。