[发明专利]一种PG/PAA复合气凝胶的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种PG/PAA复合气凝胶的制备方法及应用，步骤如下：（1）将桃胶置于烧杯中，加入丙烯酸、过硫酸钾和去离子水进行溶胀；（2）将溶胀后的产物倒入反应釜中进行水热反应形成凝胶，之后取出冷却至室温，水洗后加入去离子水再次溶胀；（3）将步骤（2）溶胀后的材料进行冷冻结晶，之后冷冻干燥得到PG/PAA复合气凝胶。本发明利用了桃胶中大量的羟基和羧基结构特性和生物质基材低毒、易得、成本低的优点，以丙烯酸作为交联剂，采用水热法制备了水系PG/PAA复合气凝胶。制备过程中所用的溶剂均为去离子水，不仅降低了成本，而且不会对环境造成的污染。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种PG/PAA复合气凝胶的制备方法及应用。

背景技术

工业化和日益增加的消费导致工业来源污染程度的增加，对生态系统造成潜在威胁。其中，重金属离子造成的水污染是大多数国家密切关注的热点之一。镉(Cd)，铬(Cr)、铜(Cu)、铅(Pb)、镍(Ni)和钴(Co)等都是工业污染中最常见的重金属污染物，其主要来源包括矿物加工、皮革、制革厂、金属电镀、钢铁生产和杀虫剂等。重金属离子通过不同的途径轻松进入食物链，并在其生命周期中逐渐积累，产生渐进的毒性作用，可能会导致骨质退化、肝脏和肺脏甚至血液的损害等。因此重金属的去除备受关注，采取一定的措施对排入环境的废水进行处理是十分有必要的。目前重金属离子去除的方法有化学沉淀法、生物处理法、离子交换法、吸附法和过滤法等。在各种处理废水的方法中，吸附法因为具有快速、选择性高和高效的特点，在去除废水中重金属方面有着广阔的应用前景，引起了众多研究者的兴趣。

桃树胶多糖(Peach gum多糖，PG)是一种天然酸性杂多醣，是桃树树干和果实因受到机械或生理损伤而产生的，PG具有高度支化的大分子结构，一般由阿拉伯糖、半乳糖、糖醛酸、木糖和甘露糖组成。到目前为止，PG在食品工业中如药物、吸附剂、传感器、荧光材料等方面显示出了广阔的应用前景。由于PG中含有大量的羟基和羧基，基于PG的气凝胶有望表现出较好的螯合或吸附金属离子的性能。此外，桃胶原料在世界上许多地区都很丰富，因此制备桃胶的成本较低，且容易获得。

发明内容

本发明提出了一种PG/PAA复合气凝胶的制备方法及应用，采用桃胶做为生物质基材，AA为原料，采用水热原位聚合的方法制备了PG-/PAA复合气凝胶。

实现本发明的技术方案是：

一种PG/PAA复合气凝胶的制备方法，步骤如下：

（1）将桃胶置于烧杯中，加入丙烯酸、过硫酸钾和去离子水进行溶胀；

（2）将溶胀后的产物倒入反应釜中进行水热反应形成凝胶，之后取出冷却至室温，水洗后加入去离子水再次溶胀；

（3）将步骤（2）溶胀后的材料进行冷冻结晶，之后冷冻干燥得到PG/PAA复合气凝胶。

步骤（1）中桃胶、丙烯酸、过硫酸钾和去离子水的质量比为1:1:0.1:5。

步骤（2）中水热反应温度为80-100℃，时间为8-12h，再次溶胀时间为24-36h。

步骤（3）中冷冻结晶的温度为-18℃~-20℃，时间为12h-24h，冷冻干燥温度为-45℃~-55℃，时间为1h-36h。

制备的PG/PAA复合气凝胶在吸附重金属离子中的应用。

所述重金属离子溶液浓度为300mg/L，每40mL溶液中加入20mg PG/PAA复合气凝胶。

所述重金属离子溶液的pH为2.0-7.0。