專利名稱：一種吸附型高分子水凝膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及智能高分子材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高聚物水凝膠是由高聚物的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和介質(zhì)共同組成的多元體系，交聯(lián) 網(wǎng)絡(luò)上分布著大量的親水性基團(tuán)(如酰胺基)或可解離性基團(tuán)(如羧基羧酸鹽)。因此，水 凝膠具有親水性，在水中由于水分子擴(kuò)散到水凝膠體內(nèi)，三維網(wǎng)絡(luò)舒展開，水凝膠發(fā)生溶脹 現(xiàn)象，但不能溶解。因此，高聚物水凝膠是一種介于液體和固體之間的能顯著地溶脹于水并 保持大量水分而又不能溶解于水的親水性交聯(lián)聚合物，可容納高分子本身重量數(shù)倍乃至數(shù) 百倍的水。近年來，高聚物水凝膠的應(yīng)用研究和開發(fā)工作發(fā)展十分迅速，在化學(xué)轉(zhuǎn)換器、記憶 元件開關(guān)、傳感器、藥物的控制釋放體系、人造肌肉、化學(xué)存儲(chǔ)器、分子分離體系、活性酶的 包埋、免疫分析等方面都有潛在應(yīng)用。近年來，工業(yè)重金屬?gòu)U水對(duì)環(huán)境的污染問題越來越嚴(yán)重。重金屬?gòu)U水來源主要是 礦山坑內(nèi)排水、廢石場(chǎng)淋浸水、選礦廠尾礦排水、有色金屬冶煉廠除塵排水、有色金屬加工 廠酸洗水、電鍍廠鍍件洗滌水、鋼鐵廠酸洗排水，以及電解、農(nóng)藥、醫(yī)藥、油漆、顏料等工業(yè)。 工業(yè)重金屬?gòu)U水中的鎘、鎳和鉬等離子對(duì)環(huán)境和人類的健康危害極大，而且這些重金屬離 子的排放也是一種極大地資源浪費(fèi)。因此，此從工業(yè)廢水溶液中提取、分離和脫除Cd(II)、 Ni(II)和Mo (VI)等重金屬，不僅對(duì)于環(huán)境保護(hù)也具有重要意義，而且也是資源回收和再利 用的需要。為此，世界各國(guó)都制定一些強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)以限制其對(duì)環(huán)境的污染與危害，并積極開 發(fā)其回收利用。傳統(tǒng)處理重金屬?gòu)U水的方法為物理化學(xué)法，包括反滲透法、離子交換法等；新型的 處理重金屬?gòu)U水的方法包括主要為生物方法，包括活性污泥法、生物膜法等。傳統(tǒng)上處理重 金屬?gòu)U水的方法都具有二次污染嚴(yán)重，處理成本高等問題。生物方法在高效生物吸附劑的 選擇、適宜的生物固定化技術(shù)研究、生物吸附工藝和反應(yīng)器的開發(fā)和生物吸附劑的再生問 題等方面尚需開展大量工作。因此，近年來人們開始為重金屬?gòu)U水的處理尋找新的方法。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有的重金屬?gòu)U水的處理效果有待進(jìn)一步提高，本實(shí)用新型擬解決的技術(shù)問 題是設(shè)計(jì)一種具有良好吸附功能的水凝膠。吸附型高分子水凝膠，高分子水凝膠為正方體或立方體，其特征在于所述高分子 水凝膠至少一面分布有凸塊。所述凸塊形狀為圓柱形、正方體、長(zhǎng)方體或三角形。所述凸塊高度在1-3厘米。本實(shí)用新型中高分子水凝膠的制備方法如下(1)凹凸棒土的預(yù)處理。將適量1000目純化的凹凸棒土在300°C 400°C下高溫處理2 3小時(shí)，然后加入到裝有攪拌和冷凝裝置的250mL磨口瓶中，再加入3 4mol/L 的鹽酸150mL，于50°C 70°C下攪拌回流約30小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后過濾除去雜質(zhì)，得到凹凸 棒土鹽酸溶液，洗滌過濾直至混合液呈中性，在110°C恒溫烘箱中烘干得到酸預(yù)處理凹凸棒 土。(2)制備水凝膠。稱取一定量丙烯酰胺(AAm)用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶 液濃度控制在1 3mol/l ；向溶液中加入一定量的預(yù)處理的凹凸棒土，控制凹凸棒土與AAm 的質(zhì)量比為5 15。向混合溶液中加入0. 04 0. 12mol/l的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均 勻后通氮?dú)?0分鐘以上，再加入0. 005 0. 015mol/l的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼 續(xù)通氮?dú)?0分鐘以上后，將溶液倒入特定設(shè)計(jì)形狀的模具中，將模具放入65 75°C恒溫環(huán) 境中，使其凝膠12 M小時(shí)，即得聚丙烯酰胺復(fù)合水凝膠；(3)水凝膠后處理。將所得的復(fù)合水凝膠用蒸餾水浸泡一周或一周以上，以除去未 反應(yīng)的小分子單體，即得所述的水凝膠。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型產(chǎn)品由于表面具有許多凸塊具有對(duì)廢水中Cd(II)、Ni(II)和Mo(VI) 等重金屬離子具有良好吸附功能，凝膠材料自身強(qiáng)度有較大幅度提高，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生 產(chǎn)成本低、不需要特殊設(shè)備、工業(yè)化實(shí)施容易等特點(diǎn)。

圖1為長(zhǎng)方體水凝膠的俯視圖圖2長(zhǎng)方體水凝膠的左視圖
具體實(shí)施方式
下面的實(shí)施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本實(shí)用新型，但不以任何方式 限制本實(shí)用新型。本實(shí)用新型產(chǎn)品制備方法如下(1)凹凸棒土的預(yù)處理。將適量1000目純化的凹凸棒土在300°C下高溫處理2 小時(shí)，然后加入到裝有攪拌和冷凝裝置的250mL磨口瓶中，再加入3mol/L的鹽酸150mL，于 50°C下攪拌回流約30小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后過濾除去雜質(zhì)，得到凹凸棒土鹽酸溶液，洗滌過濾 直至混合液呈中性，在110°C恒溫烘箱中烘干得到酸預(yù)處理凹凸棒土。(2)制備水凝膠。稱取一定量丙烯酰胺(AAm)用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶 液濃度控制在lmol/1 ；向溶液中加入一定量的預(yù)處理的凹凸棒土，控制凹凸棒土與AAm的 質(zhì)量比為5。向混合溶液中加入0.04mol/l的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮?dú)?0分 鐘以上，再加入0. 005mol/l的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮?dú)?0分鐘以上后，將 溶液倒入圖1和圖2對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模具中，將模具放入65°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠12小 時(shí)，即得聚丙烯酰胺復(fù)合水凝膠；(3)水凝膠后處理。將所得的復(fù)合水凝膠用蒸餾水浸泡一周，以除去未反應(yīng)的小分 子單體，即得所述的水凝膠。
權(quán)利要求1.一種吸附型高分子水凝膠，高分子水凝膠為正方體或立方體，其特征在于所述高分 子水凝膠至少一面分布有凸塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸附型高分子水凝膠，其特征在于所述凸塊形狀為圓柱 形、正方體、長(zhǎng)方體或三角形。
3.一種吸附型高分子水凝膠，其特征在于所述凸塊高度在1-3厘米。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種吸附型高分子水凝膠，吸附型高分子水凝膠，高分子水凝膠為正方體或立方體，其特征在于所述高分子水凝膠至少一面分布有凸塊。該制備方法是選用丙烯酰胺與一種天然礦物質(zhì)土凹凸棒土復(fù)合，制備得到具有吸附功能的聚丙烯酰胺高分子復(fù)合水凝膠產(chǎn)品。本實(shí)用新型吸附型高分子水凝膠具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、不需要特殊設(shè)備、工業(yè)化實(shí)施容易等特點(diǎn)，且制備的凝膠強(qiáng)度有大幅提升，對(duì)鎘離子、鎳離子和鉬離子等重金屬離子具有良好吸附功能。
文檔編號(hào)B01J20/30GK201848253SQ201020595998
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者何曉春, 楊德佑, 趙義平 申請(qǐng)人:滁州友林科技發(fā)展有限公司