[发明专利]一种高分子吸附材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高分子吸附材料及其制备方法与应用，其制备方法包括以下步骤：以Fe₃O₄@SiO₂，丙烯酸、丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠或者Fe₃O₄@SiO₂，丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯为原料，聚乙烯醇为分散剂，十六烷为制孔剂，制备磁性复合水凝胶，再经硫醇改性制备改性磁性复合水凝胶P(AA/AM/SSS)/Fe₃O₄@SiO₂或P(AA/AM/S)/Fe₃O₄@SiO₂。本发明能够有效地减缓纳米Fe₃O₄的团聚现象，提高材料的比表面积，增加吸附鏊和基团，有效的提高了吸附能力。

技术领域

本发明涉及磁性水凝胶的制备以及在工业中的应用，属于高分子复合材料吸附剂领域。

背景技术

大多数重金属离子，即使浓度很低，也具有毒性并且不会被生物降解。重金属离子有极大的毒性，不易排出体外；如若不慎摄入人体，可能会致癌、致畸，甚者产生生命危险。工业中产生的废水中常含有大量铅离子Pb(Ⅱ)、镉离子Cd(Ⅱ)等重金属离子，若不加处理直接排放到环境水系中，会导致严重的水污染事件发生。处理这些重金属离子废水常用化学沉淀法、离子交换法、电化学法和吸附法。其中，吸附法是目前处理重金属离子废水的有效方法之一，其具有操作简单灵活、高去除率、多数吸附材料易回收、成本低等优点。于此同时，对吸附法所用新型吸附材料的要求日益增高，既要求具有高吸附量、易回收、重复利用性好等优良性能，又需要易制备、低成本，于环境无害。

水凝胶吸附剂因其经济效益而被广泛关注，特别是磁性水凝胶，不仅具有良好的吸附能力且易于回收。以Fe₃O₄纳米颗粒作为水凝胶的一种原料时，虽然水凝胶对重金属离子具有良好的吸附效果，但是由于纳米Fe₃O₄粒子之间存在范德华力以及自身的磁力作用，容易发生团聚现象，这将会减小水凝胶的比表面积并降低其吸附重金属能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种高分子吸附材料及其制备方法与应用，以解决Fe₃O₄纳米颗粒作为水凝胶的一种原料时存在团聚，从而复合不均匀，不稳定问题，并提高水凝胶三维网状结构和比表面积，从而解决吸附能力低的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高分子吸附材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将Fe₃O₄纳米颗粒分散到水中，加入乙醇、氨水和硅酸乙酯，制备得到 Fe₃O₄@SiO₂磁性纳米粒子；

(2)以Fe₃O₄@SiO₂磁性纳米粒子、丙烯酸、丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠或者 Fe₃O₄@SiO₂磁性纳米粒子、丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯为原料，并加入分散剂和制孔剂，制备磁性复合水凝胶P(AA/AM/SSS)/Fe₃O₄@SiO₂或P(AA/AM/S)/Fe₃O₄@SiO₂；

(3)将步骤(3)得到到磁性复合水凝胶改性，将其羟基变为硫醇基，得到所述高分子吸附材料。