[发明专利]一种净水用复合水凝胶及其制备方法和应用方法

说明书

本发明提供了一种净水用复合水凝胶及其制备方法和应用方法，将芬顿体系或类芬顿体系和水凝胶结合起来，使得水凝胶的相关性能得到很大提升，实现芬顿体系催化剂的重复利用，解决了催化剂造价高、用量大的问题，同时水凝胶可以通过吸附重新激活，实现回收和重复利用，大大降低了成本，以及催化剂离子和材料二次污染的问题。

技术领域

本发明涉及污水处理领域。

具体地说，是涉及一种净水用复合水凝胶及其制备方法和应用方法。

背景技术

随着工业的快速发展，产生了很多对环境和人类健康有了很大危害的难降解的有机废水。水凝胶是一类通过一定的化学交联或物理交联形成的高分子网络体系，其保水率高，力学性能可调，在环境领域有巨大潜力。分为天然亲水高分子和合成亲水高分子。天然高分子有更好的生物相容性、来源丰富、价格低廉，受到很多学者研究，但是其稳定性差，易分解。故需要人工合成水凝胶，而传统合成的水凝胶因存在凝胶强度低、韧性差、吸水速度慢，无法适合当代需求。相关学者通过提高其力学性能开发出几类有优异机械性能的新型水凝胶，如拓扑型水凝胶、双网络结构水凝胶、复合水凝胶、大分子微球复合水凝胶、疏水缔合凝胶和均一链结构水凝胶等，其中复合水凝胶有高韧性、高强度、好的亲水性。复合手段多样化而受到广泛关注，现被用于工业、医学、日常生活等方面。

为了将污水中的难降解的有机物彻底降解，芬顿工艺被广泛运用。其在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现最为明显。其原理正是发生了这样的化学反应： Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH，因为羟基自由基的存在，使得芬顿试剂具有强的氧化能力，能够将大分子有机污染物分解为小分子有机物，理论上可使其彻底矿化为CO₂和H₂O。

在传统的（类）芬顿体系中，是直接将金属离子加入，使其与污水在均相体系中直接反应，造成了催化剂难以回收，金属离子难以去除的问题，同时可能产生非常难处理的“铁泥”，增加了工业成本。

发明内容

本发明的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种可循环使用的净水用复合水凝胶；本发明的另一目的在于提供一种上述净水用复合水凝胶的制备方法；本发明的另一目的在于提供一种上述净水用复合水凝胶用于净化废水的应用方法。

本发明的目的是通过以下技术措施来达到的：

一种净水用复合水凝胶，其特征在于：包括水凝胶本体，水凝胶本体上固定连接有芬顿反应催化剂或类芬顿反应催化剂。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的优点是：

本专利将原料制成水凝胶颗粒，使得催化剂固定在具有三维体相结构的水凝胶上，不仅可以对污水一次性处理，减少后续步骤，而且，固定在颗粒上的催化剂不容易随废水流失，回收容易。同时水凝胶可以通过浸泡激活，再次避免了材料造成的二次污染，进一步降低工业成本。

一种净水用复合水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、通过Hummer法制得浓度为0.1-1000g/L石墨烯分散液。

B、取0.1-10000ml石墨烯分散液，加入金属离子，直至金属离子浓度为0.1-1000mmol/L，10-300℃恒温搅拌10-200分钟，使金属离子分散均匀，得复合材料；

C、取单体、交联剂和引发剂，单体、交联剂与引发剂的摩尔比为（0.1-100）：（0.1-100）：（0.1-100），然后与复合材料混合，抽真空0-2小时后，再恒温0-12小时后，合成得净水用复合水凝胶。

一种具体优化方案，金属离子为铁源离子催化剂、钴源离子催化剂或锰源离子催化剂其中一种或多种。