[发明专利]一种壳聚糖改性聚丙烯酸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，且公开了一种壳聚糖改性聚丙烯酸水凝胶吸附材料，包括以下配方原料及组分：丙烯酸、甲基丙烯酸、改性壳聚糖微球、引发剂、交联剂。该一种壳聚糖改性聚丙烯酸水凝胶吸附材料，使用戊二醛为交联剂，壳聚糖中的氨基、丙烯酰胺中的氨基分别与戊二醛进行缩合反应，实现丙烯酰胺接枝壳聚糖微球，丙烯酰胺和丙烯酸、甲基丙烯酸聚合形成聚丙烯基水凝胶材料，使壳聚糖通过化学键合的方式，形成复合水凝胶材料，增强了水凝胶材料的化学和物理稳定性，壳聚糖中含有的氨基和羟基，聚丙烯基聚合物含有氨基和羧基，与铜、镉、铬等重金属离子，以及亚甲基蓝进行络合反应，起到吸附污染物的效果。

技术领域

本发明涉及水凝胶吸附材料技术领域，具体为一种壳聚糖改性聚丙烯酸水凝胶吸附材料及其制法。

背景技术

我国是一个贫水国家，然而近年来我国的水资源环境持续恶化，水体环境质量不断下降，污染所导致的事故造成了严重的社会影响和较大的经济损失，对人们的身体健康造成了威胁，危害了社会的发展，水体污染物主要有未经处理而排放的工业废水、生活污水和农田污水，以及随意丢弃在河边的垃圾污染物，污染物主要有铜、镉、铬等重金属离子及其化合物，以及芳香族化合物、卤素化合物以及有机染料如亚甲基蓝、甲基橙等，严重污染了水体生态环境。

目前对于污水处理的主要方法有化学中和法、化学沉淀法、生物降解法、物理吸附法、物理絮凝法等，壳聚糖是一种生物质材料，含有丰富的羟基和氨基，可以制备出吸附材料与铜、镉、铬等重金属离子，以及亚甲基蓝阳离子染料，进行络合反应，从而起到吸附污染物和净化水源的效果，但是壳聚糖具有生物降解性，在自然环境中不稳定很容易分解，聚丙烯基水凝胶是一种三维网络结构凝胶，具有很强的亲水性，内部存在交联网络，可以在水中迅速溶胀并且不溶解，聚丙烯基水凝胶含有大量的羟基、氨基、羧基等基团，目前大部分的壳聚糖-聚丙烯基水凝胶，是使用物理共混改性或者掺杂改性，通过很弱物理间作用力进行物理交联，导致壳聚糖-聚丙烯基水凝胶吸水溶胀很容易分解，如何通过化学间作用力和化学键合方式，将壳聚糖和聚丙烯基聚合物形成更加稳定的化学交联水凝胶成为难点。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种壳聚糖改性聚丙烯酸水凝胶吸附材料及其制法，使壳聚糖和聚丙烯基聚合物通过化学键合的分散，形成稳定的化学交联水凝胶吸附材料。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种壳聚糖改性聚丙烯酸水凝胶吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：25-30份丙烯酸、20-24份甲基丙烯酸、20-42份改性壳聚糖微球、10-20份引发剂、3-6份交联剂，引发剂为过硫酸钾，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

优选的，所述改性壳聚糖微球制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入质量分数为4-8％的醋酸溶液，加入壳聚糖搅拌溶解，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1-2h，向反应瓶中加入液体石蜡溶剂，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至45-55℃，使用自动搅拌器匀速搅拌10-20min，再加入乳化剂吐温20，匀速搅拌进行乳化过程20-40min，升温至60-70℃，加入交联剂戊二醛，匀速搅拌反应1-2h，然后加入氢氧化钠，调节溶液pH至10-11，升温至75-85℃加入促进剂环氧氯丙烷，匀速搅拌反应4-6h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀生成，过滤除去溶剂，固体混合物依次乙醚溶液中，匀速搅拌10-15h，过滤除去溶剂，使用乙醚和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥；