[发明专利]快速去除污染物的纳米改性浒苔水凝胶及制备方法、用途

说明书

本发明属于化学及环境技术领域，涉及一种纳米材料改性浒苔水凝胶复合材料及其制备方法和用途。一种快速去除污染物的纳米改性浒苔水凝胶的制备方法，包括：（1）将制备的浒苔粉末分散于水中，加入高锰酸钾，搅拌，反应结束后，冷冻干燥；（2）将步骤（1）处理后的浒苔粉末分散于氯化铁溶液中，滴加硫化钠溶液和氨水，搅拌3h，清洗，冷冻干燥；（3）取步骤（2）得到的纳米材料改性浒苔粉末分散于水中，加入交联剂、阿拉伯胶，搅拌，室温下反应10 min，静置凝固后清洗，冷冻干燥，得到纳米颗粒改性浒苔凝胶；（4）将步骤（3）得到的凝胶放入含有纳米二氧化钛的分散液中溶胀，清洗，冷冻干燥，得到纳米材料改性浒苔水凝胶。

技术领域

本发明属于化学及环境技术领域，涉及一种纳米材料改性浒苔水凝胶及制备方法、用途。

背景技术

近年来，黄海海域反复遭受浒苔的侵袭，影响海洋环境，影响海底藻类的生长。死亡的浒苔会消耗海水中的氧气，腐烂后还产生大量有害物质。其处理主要靠打捞为主，花费了巨大的人力物力。打捞上岸的浒苔多以填埋为主，极少得到利用。浒苔的深度开发、废物资源利用，需要新技术、新方法的推进。

水凝胶是一种由单一或者多种亲水性分子链通过化学或者物理交联构成的三维空间网络结构的亲水性聚合材料。具有吸水速率快、吸水倍率高以及干燥后可重复使用等特点，因为其亲水性分子链和空间网络三维结构使其可以大量吸收水、重金属离子及有机污染物。水凝胶制备所需的原料来源丰富，价格低廉，生物毒性低，生物降解性较好，在重金属污染水体和土壤的修复具有广阔的应用前景。但水凝胶作为环境污染的修复材料还存在几点问题；水凝胶制备过程中条件复杂，吸附效能具有不可控性；生产设备和生产过程复杂，成本较高。 已有研究者将浒苔提取物制备水凝胶，浒苔直接利用制备水凝胶的方法少见。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点与不足，提供一种纳米材料改性浒苔水凝胶的制备方法，将纳米材料颗粒通过一步原位反应负载到浒苔直接交联制备的水凝胶中，来解决现有技术中浒苔直接利用困难和污染物去除效率低等问题。水凝胶表面负载纳米二氧化钛，提高对有机污染物的催化降解效率，为污染物的去除提供集吸附和光催化于一体的新的复合材料。同时，本发明还提供了该水凝胶的用途。

本发明解决其技术问题采用的其中一种技术方案是：一种快速去除污染物的纳米改性浒苔水凝胶的制备方法，包括：

（1）将制备的浒苔粉末分散于水中，加入高锰酸钾，不断搅拌，反应10min；反应结束后，冷冻干燥；其中，浒苔粉末与高锰酸钾的质量配比为20:1；

（2）将步骤（1）处理后的浒苔粉末分散于氯化铁溶液中，搅拌，滴加硫化钠溶液和氨水，搅拌3h，用去离子水清洗，冷冻干燥；其中，反应体系中浒苔粉末的固含量为5%～10%，硫化钠的固含量为9%～11%，氨水的含量为2%～4%；

（3）取步骤（2）得到的纳米材料改性浒苔粉末分散于水中，加入交联剂，不断搅拌，加入阿拉伯胶，室温下反应10 min，静置凝固后，多次清洗，冷冻干燥，得到纳米颗粒改性浒苔凝胶；其中，纳米材料改性浒苔粉末、交联剂、阿拉伯胶的质量配比为：10:1，阿拉伯胶固含量为0.5%～1%；

（4）将步骤（3）得到的凝胶放入含有纳米二氧化钛的分散液中，溶胀，多次清洗，冷冻干燥，得到纳米材料改性浒苔水凝胶。

优选地，所述交联剂为N-羟基琥珀酰亚胺。

优选地，所述的步骤（4）中所述的纳米二氧化钛的固含量优选为1%～2%。

本发明进一步提供了一种快速去除污染物的纳米改性浒苔水凝胶，该水凝胶利用浒苔粉末作为主要原料，采用上述方法制备而成。

本发明进一步提供了所述快速去除污染物的纳米改性浒苔水凝胶的用途，该水凝胶用于去除水中的重金属或有机污染物。

本发明进一步提供一种去除水中重金属或有机污染物的方法，在水中加入所述的快速去除污染物的纳米改性浒苔水凝胶，投加量为0.5-1g/L。