本發(fā)明屬于功能材料，涉及高分子凝膠吸附材料，具體涉及一種腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、近些年來，各類有機化學品、合成染料、重金屬等有害物質(zhì)被隨意排放到河流、湖泊和地下水中，嚴重破壞了水體的生態(tài)環(huán)境。因此，針對當前的水污染現(xiàn)狀，必須采取有效的凈化處理措施，以恢復和保護水資源的質(zhì)量。

2、目前，處理水污染和土壤重金屬污染的主要方法是吸附法。傳統(tǒng)的吸附材料在結構、特征和吸附量方面存在不足，不利于對污染物的高效吸附。其表現(xiàn)在：一是在結構方面存在不足，吸附材料內(nèi)部孔隙大小和分布可能不夠理想，導致其比表面積有限，難以吸附大分子污染物，同時其機械強度較低，容易在外力作用下發(fā)生形變或者破裂，難以在實際應用中達到預期的效果。二是制備的吸附材料常常面臨結合基團不足的問題，極大程度限制了其對特定污染物的能力以及吸附容量，導致某些有害物質(zhì)未能被有效去除。其次，在實際應用中，吸附材料通常需要多次重復使用，多次循環(huán)使用后，部分活性位點可能被永久占據(jù)或損壞，導致有效吸附表面積減少和吸附容量通常會逐漸降低。

3、針對上述吸附材料存在的不足，開發(fā)一種具有吸附能力強、活性位點豐富、循環(huán)性能優(yōu)良的普適性水凝膠吸附料具有非常重要的意義。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種吸附能力強、活性位點豐富、循環(huán)性能優(yōu)良的腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料及其制備方法和應用，制備方法簡單，成本低廉，可大范圍使用。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)：

3、一種腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

4、步驟一、按質(zhì)量份數(shù)，將20～30份天然多糖溶于200份異丙醇中，隨后加入40～60份質(zhì)量分數(shù)為30％的氫氧化鈉溶液反應2～3h，再向溶液中滴入20～30份改性劑，并置于35～40℃水浴鍋中攪拌4～6h，在無水乙醇中結晶，重復三次，對結晶進行洗滌、干燥，得到改性天然多糖；

5、步驟二、按質(zhì)量份數(shù)，將30～50份尿素加熱熔融，加入5～8份步驟一制備的改性天然多糖和20～30份亞磷酸進行攪拌反應5～8h，將其倒入40份質(zhì)量分數(shù)為30％的氫氧化鈉溶液中，在無水乙醇中重結晶，重復三次，對結晶進行洗滌、干燥，得到磷酸酯基改性天然多糖；

6、步驟三、按質(zhì)量份數(shù)，將4～8份步驟二制備的磷酸酯基改性天然多糖溶于10～20份乙酸，隨后加入3～5份致孔劑、4～6份磺化腐植酸鉀、1～3份蒙脫土和50～60份水在35～40℃攪拌得到混合溶液，充分攪拌至體系均一后加入1～3份交聯(lián)劑，升溫至70～80℃反應1～2h后浸泡在80～100份有機溶劑中0.5～1h，得到腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料。

7、本發(fā)明還具有以下技術特征：

8、優(yōu)選的，所述的天然多糖包括殼聚糖、殼寡糖、甲殼素、氨基葡萄糖、葡糖胺、纖維素、果膠、β-環(huán)糊精、明膠、瓊脂中的任一種。

9、優(yōu)選的，所述的改性劑包括氯乙酸、二氯乙胺鹽酸鹽、四氯乙酸中的任一種。

10、優(yōu)選的，所述的致孔劑包括聚乙二醇1500、聚乙二醇2000、草木灰、碳酸鉀和碳酸鈣中的任一種。

11、優(yōu)選的，所述的交聯(lián)劑包括戊二醛、芳香醛、香草二醛、l-(+)-阿拉伯糖中的任一種。

12、優(yōu)選的，所述的有機溶劑包括無水乙醇、乙醚和乙酸乙酯中的任一種。

13、優(yōu)選的，步驟一中所述的攪拌速率為200～300r/min；

14、步驟二中所述的攪拌速率為300～500r/min；

15、步驟三中所述的攪拌速率為400r/min。

16、本發(fā)明還保護一種如上所述的方法制備的腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料及其在水體污染和土壤污染處理中的應用。

17、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下技術效果：

18、本發(fā)明以天然產(chǎn)物為原料，制備了一種具有三維網(wǎng)絡結構的水凝膠；通過對天然多糖進行醚化改性，進而引入磷酸酯基，以增強其對重金屬離子和有機分子的吸附能力；通過使用醛類交聯(lián)劑對改性天然產(chǎn)物進行交聯(lián)，成功在水凝膠結構中引入了席夫堿結構；這種席夫堿結構能夠顯著增強水凝膠對重金屬離子的吸附能力，使其在處理重金屬污染領域展現(xiàn)出更高的專一性與高效性；同時，為進一步增強了三維網(wǎng)絡結構的活性結合位點與有機物與重金屬污染物之間的共軛、螯合配位等作用，引入了蒙脫土和腐植酸鉀，從而進一步提升了吸附材料的吸附能力，使其在處理各類污染物分子表現(xiàn)出較強的效能；本發(fā)明結合了物理吸附和化學吸附的共同作用；通過氫鍵、范德華力、離子交換、靜電引力和配位鍵等多種相互作用，該材料能夠有效吸附有機物和重金屬離子；特別是磷酸螯合基團通過與污染物形成穩(wěn)定的環(huán)狀結構，以及能夠與鐵、銅、鋅等金屬離子形成牢固的配位鍵，能顯著提高金屬離子的穩(wěn)定性和吸附效果；

19、本發(fā)明制備方法簡單，成本低廉，吸附能力強、活性位點豐富、循環(huán)性能優(yōu)良，可大范圍使用，適用于吸附污染物以解決水體污染以及土壤污染問題，為環(huán)境治理提供了新的解決方案。

技術特征：

1.一種腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料的制備方法，其特征在于，所述的天然多糖包括殼聚糖、殼寡糖、甲殼素、氨基葡萄糖、葡糖胺、纖維素、果膠、β-環(huán)糊精、明膠、瓊脂中的任一種。

3.如權利要求1所述的腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料的制備方法，其特征在于，所述的改性劑包括氯乙酸、二氯乙胺鹽酸鹽、四氯乙酸中的任一種。

4.如權利要求1所述的腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料的制備方法，其特征在于，所述的致孔劑包括聚乙二醇1500、聚乙二醇2000、草木灰、碳酸鉀和碳酸鈣中的任一種。

5.如權利要求1所述的腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料的制備方法，其特征在于，所述的交聯(lián)劑包括戊二醛、芳香醛、香草二醛、l-(+)-阿拉伯糖中的任一種。

6.如權利要求1所述的腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料的制備方法，其特征在于，所述的有機溶劑包括無水乙醇、乙醚和乙酸乙酯中的任一種。

7.如權利要求1所述的腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料的制備方法，其特征在于，步驟一中所述的攪拌速率為200～300r/min；

8.一種如權利要求1至7中任一項所述的方法制備的腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料。

9.一種如權利要求8所述的腐植酸型氨基-磷酸功能化水凝膠吸附材料在水體污染和土壤污染處理中的應用。

技術總結
本發(fā)明公開了一種腐植酸型氨基?磷酸功能化水凝膠吸附材料及其制備方法和應用，該水凝膠以天然產(chǎn)物大分子糖類物質(zhì)為原料，通過醚化改性引入磷酸酯基和席夫堿結構的功能性基團，形成了具有三維網(wǎng)絡結構的吸附材料，其對金屬離子具有較高的特異性和親和力，顯著提高了對污染物分子長期穩(wěn)定的吸附效果，并能夠通過氫鍵、共軛、靜電引力和配位鍵等多種相互作用有效去除污染物分子，此外，引入蒙脫土和腐植酸鉀進一步增強了三維網(wǎng)絡結構的活性結合位點與污染物之間的共軛作用及螯合配位作用，提升了吸附材料的效能，為其在環(huán)境治理領域的廣泛應用奠定了基礎。

技術研發(fā)人員：宋潔,袁志文,周穎楠,陳莉君,李蕾,牟毅
受保護的技術使用者：陜西科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9