一種吸附重金屬離子的pH敏感水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種對鉛、鎘、鎳等重金屬離子具有良好吸附能力且吸附量大、吸附效率高、對溶液pH值具有敏感性的pH敏感水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品采用水洗、酸洗凹凸棒土，進而利用單寧酸改性凹凸棒土，最后再與丙烯酸水凝膠進行復(fù)合制備得到。本發(fā)明吸附型pH敏感水凝膠制備方法具有工藝簡單、成本低、不需要特殊設(shè)備、工業(yè)化實施容易等特點，且制備的凝膠強度有大幅提升。本發(fā)明凝膠可應(yīng)用于電鍍工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等污水的處理領(lǐng)域，且可通過控制溶液的pH值來控制對重金屬離子的吸附量，凝膠可以經(jīng)過清洗反復(fù)使用。
【專利說明】一種吸附重金屬離子的PH敏感水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能高分子材料領(lǐng)域，具體涉及ー種對鎳、鉻、鉛等重金屬離子具有良好吸附功能的pH敏感復(fù)合水凝膠及其制備方法。該水凝膠對水中鎳、鉻、鉛等重金屬離子吸附量大、吸附效率高，對溶液PH值具有敏感性，可通過控制溶液的pH值來控制對重金屬離子的吸附量。本發(fā)明凝膠可應(yīng)用于電鍍エ業(yè)、化學(xué)エ業(yè)等污水的處理領(lǐng)域，且可以經(jīng)過清洗反復(fù)使用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化學(xué)エ業(yè)、冶金工業(yè)等的快速發(fā)展，來自電解液、電鍍液以及采礦、金屬冶煉過程中產(chǎn)生的含有鉛、銅、鎘、鉻、汞等重金屬離子的廢水污染正日趨嚴重，重金屬廢水污染已成為嚴重的環(huán)境和社會問題，是目前迫切需要解決的經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境健康、飲水安全方面的關(guān)鍵難題。
[0003]近年來，無機材料對重金屬離子的吸附性能越來越受到研究學(xué)者的關(guān)注，多數(shù)無機礦物質(zhì)材料造價低并且對重金屬離子的吸附性能明顯，在重金屬離子吸附方面尤為引人注意，其中凹凸棒土是最具典型的ー種。
[0004]凹凸棒土(又稱坡縷石)是ー種天然非金屬礦物質(zhì)材料，是ー種具有鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，典型化學(xué)式為Si8Mg6O2tl(OH)2(OH2)4 ? 4H20，結(jié)構(gòu)屬2:1型粘土礦物，在每個2:1単位結(jié)構(gòu)層中，四面體晶片角頂隔一定距離方向顛倒，形成層鏈狀。在四面體條帶間形成與鏈平行的通道，通道中充填沸石水和結(jié)晶水。凹凸棒土纖維結(jié)構(gòu)一般包括三個層次:①基本結(jié)構(gòu)單元為微棒狀或纖維狀單晶體，簡稱棒晶。②由單晶平行聚集而成的單晶束。③由晶束(包括棒晶)相互堆積而成的聚集體。凹凸棒土的特殊結(jié)構(gòu)使其具有很大的比表面積，物理吸附能力很強。另ー方面，凹凸棒土帶有層面負電荷，在層間吸附了具有可交換性的陽離子以使電荷平衡，這樣凹凸棒土就具有了較強的離子吸附交換能力。
[0005]凹凸棒土在水中有很好的懸浮性，因此盡管凹凸棒土有很好的吸附能力，但對于水處理領(lǐng)域來說，粉末狀的凹凸棒土無法直接投入水中使用，需要采取一定的方法進行處理。目前，較好的處理方法是采用一定的載體固載凹凸棒土，再投入水中使用。本發(fā)明人在前期發(fā)明中公開了ー種吸附型高分子復(fù)合水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品【201020595998.1],利用高分子水凝膠作載體，固載凹凸棒土，從而很好地發(fā)揮凹凸棒土的吸附作用。但是，該凹凸棒土復(fù)合水凝膠吸附重金屬離子的效率低、吸附量小，凝膠吸附重金屬離子后清洗困難，且凝膠對溶液的PH值不具有敏感性，無法通過控制溶液的pH值來控制對重金屬離子的吸附量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有凹凸棒土復(fù)合水凝膠應(yīng)用于重金屬離子吸附方面存在的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是提供一種對鉛、鎘、鎳、鑰等重金屬離子具有良好吸附能力且吸附量大、吸附效率高，且對溶液pH值具有敏感性，可通過控制溶液的pH值來控制對重金屬離子的吸附量的復(fù)合水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品可采用水洗、酸洗凹凸棒土，進而利用單寧酸改性凹凸棒土，最后再與丙烯酸水凝膠進行復(fù)合制備得到，吸附重金屬離子后經(jīng)清洗可重復(fù)使用。
[0007]本發(fā)明制備的吸附重金屬離子的pH敏感復(fù)合水凝膠對Ni (II)吸附量可達約90mg/g,且在溶液pH值為4~6的范圍內(nèi)具有明顯敏感性，可通過控制溶液的pH值來控制對重金屬離子的吸附量。即PH之小于4，凝膠吸附量降低，pH值大于4，吸附量急劇增大。所述吸附重金屬離子的PH敏感復(fù)合水凝膠由以下方法制得；
[0008]包括如下步驟:
[0009](I)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取IOg~20g粒徑300目~1000目的凹凸棒土,用IL蒸餾水洗滌，沉淀后取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin，然后取其上層清液，如此反復(fù)洗滌上層清液3~5次后，最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0010]配置濃度為0.5mol/L~3mol/L的鹽酸溶液，取IOg~20g純化凹凸棒土與150mL~200mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后，將混合物加熱到70°C~80°C，攪拌Ih~2h,然后超聲振蕩30min~40min,抽濾,用蒸懼水洗漆至pH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0011]取Ig~3g酸改性凹凸棒土,加入200mL~250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌2h~3h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0012](2)制備復(fù)合水凝膠。稱取丙烯酸(AA)用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol/L~3mol/L ;向溶液中加入單寧酸改性凹凸棒土,控制凹凸棒土與AA的質(zhì)量比為5:1~15: I。向混合溶液中加入0.04mol/L~0.12mol/L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，`再加入0.005mol/L~0.015mol/L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65~75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)12~24小時，即得pH敏感的聚丙烯酸復(fù)合水凝膠。
[0013](3)水凝膠后處理。將所得的復(fù)合水凝膠用蒸餾水浸泡3~5天，以除去未反應(yīng)的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復(fù)合水凝膠。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]本發(fā)明解決所述吸附型復(fù)合水凝膠是利用常規(guī)的凝膠單體丙烯酸聚合與單寧酸改性凹凸棒土復(fù)合制備得到。凝膠的吸水溶脹性能，以及凹凸棒土對廢水中Cd(II) ,Ni (II)和Mo (VI)等重金屬離子的吸附功能，使得本發(fā)明所述的復(fù)合凝膠具有重要的應(yīng)用前景。同時，與常規(guī)聚丙烯酸水凝膠相比，本發(fā)明所述的復(fù)合凝膠由于凹凸棒的加入，強度有大幅度提升。
[0016]目前，利用凹凸棒土制備復(fù)合凝膠有見報道(CN101812157A)本發(fā)明人也公開了利用凹凸棒土制備復(fù)合凝膠用于Cd(II)、Ni(II)和Mo(VI)等重金屬離子吸附回收(CN201848253U)。但是，本發(fā)明的不同之處在于采用單寧酸對凹凸棒土進行預(yù)處理，采用的是具有PH敏感性的聚丙烯酸凝膠。[0017]本發(fā)明所述的單寧酸又稱鞣酸，是淡黃色至淺棕色無晶粉末，屬于多元苯酚的復(fù)雜化合物，在自然界中含量豐富，價廉易得。單寧酸由于它具有酚羥基的結(jié)構(gòu)，所以它擁有非常獨特的生理活性和化學(xué)特性。單寧酸的分子式中有兩個相鄰的酚羥基，它們能通過氧負離子的形式和周圍的金屬離子結(jié)合并形成具有穩(wěn)定性的五元環(huán)狀的螯合物，雖然有個酚羥基沒有參加絡(luò)合反應(yīng)，但是它的存在可以促進其它兩個酚羥基的快速解離，進一歩會促進形成絡(luò)合物并使其具有穩(wěn)定性。因此，單寧酸可用于水體中金屬離子的吸附分離。 [0018]本發(fā)明制備的吸附重金屬離子的pH敏感復(fù)合水凝膠對Ni (II)吸附量可達約90mg/g,且在溶液pH值為4~6的范圍內(nèi)具有明顯敏感性，可通過控制溶液的pH值來控制對重金屬離子的吸附量。即PH之小于4，凝膠吸附量降低，pH值大于4，吸附量急劇増大。
[0019]本發(fā)明所制備的凝膠采用常規(guī)的pH敏感水凝膠單體原料丙烯酸，制備方法簡單、不需要特殊設(shè)備、生產(chǎn)成本低、適于エ業(yè)化應(yīng)用。
【具體實施方式】:
[0020]下面的實施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明
[0021]實施例1:
[0022](I)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取IOg粒徑300目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心Imin,然后取其上層清液,如此反復(fù)洗漆上層清液3次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0023]配置濃度為0.5mol/L的鹽酸溶液，取IOg純化凹凸棒土與150mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到70°C,攪拌Ih,然后超聲振蕩30min,抽濾,用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0024]取Ig酸改性凹凸棒土，加入200mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌2h后こ醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0025](2)制備復(fù)合水凝膠。稱取一定量AA用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol/L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與AA的質(zhì)量比為5:1。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氣20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)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)12小吋，即得pH敏感的聚丙烯酸復(fù)合水凝膠。
[0026](3)水凝膠后處理。將所得的復(fù)合水凝膠用蒸餾水浸泡3天，以除去未反應(yīng)的小分子単體，即得本發(fā)明所述的復(fù)合水凝膠。
[0027]實施例2:
[0028](I)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取IOg粒徑1000目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin,然后取其上層清液,如此反復(fù)洗漆上層清液3次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0029]配置濃度為0.5mol/L的鹽酸溶液，取20g純化凹凸棒土與150mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到70°C,攪拌Ih,然后超聲振蕩30min,抽濾,用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。 [0030]取Ig酸改性凹凸棒土，加入250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌2h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0031 ] (2)制備復(fù)合水凝膠。稱取一定量AA用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol/L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與AA，的質(zhì)量比為5:1。向混合溶液中加入0.12mol/L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.015mol/L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)24小時，即得pH敏感的聚丙烯酸復(fù)合水凝膠。
[0032](3)水凝膠后處理。將所得的復(fù)合水凝膠用蒸餾水浸泡5天，以除去未反應(yīng)的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復(fù)合水凝膠。
[0033]實施例3:
[0034](I)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取20g粒徑300目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin,然后取其上層清液,如此反復(fù)洗漆上層清液5次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0035]配置濃度為3mol/L的鹽酸溶液，取IOg純化凹凸棒土與150mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到80°C,攪拌2h,然后超聲振蕩30min,抽濾,用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0036]取Ig酸改性凹凸棒土,加入2OOmL濃度2000mg/L的單寧酸溶液,室溫攪拌3h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0037](2)制備復(fù)合水凝膠。稱取一定量AA用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在1.5mol/L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與AA的質(zhì)量比為10:1。向混合溶液中加入0.05mol/L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加0.010mol/L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入70°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)24小時，即得pH敏感的聚丙烯酸復(fù)合水凝膠。
[0038](3)水凝膠后處理。將所得的復(fù)合水凝膠用蒸餾水浸泡4天，以除去未反應(yīng)的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復(fù)合水凝膠。[0039]實施例4:
[0040](I)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取15g粒徑500目的凹凸棒土,用IL蒸懼水洗漆,沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心Imin,然后取其上層清液,如此反復(fù)洗漆上層清液5次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0041]配置濃度為lmol/L的鹽酸溶液，取12g純化凹凸棒土與180mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到70°C,攪拌Ih,然后超聲振蕩30min,抽濾,用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0042]取2g酸改性凹凸棒土，加入250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌3h后こ醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0043](2)制備復(fù)合水凝膠。稱取一定量AA用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在2mol/L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與AA的質(zhì)量比為8:1。向混合溶液中加入0.05mol/L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.006mol/L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)18小吋，即得pH敏感的聚丙烯酸復(fù)合水凝膠。
[0044](3)水凝膠后處理。將所得的復(fù)合水凝膠用蒸餾水浸泡3.5天，以除去未反應(yīng)的小分子単體，即得本發(fā)明所述的復(fù)合水凝膠。
[0045]實施例5:`[0046](I)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取16g粒徑800目的凹凸棒土,用IL蒸懼水洗漆,沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心Imin,然后取其上層清液,如此反復(fù)洗漆上層清液5次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0047]配置濃度為2.5mol/L的鹽酸溶液，取18g純化凹凸棒土與160mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到70°C,攪拌2h,然后超聲振蕩40min,抽濾,用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0048]取2.5g酸改性凹凸棒土，加入250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌3h后こ醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0049](2)制備復(fù)合水凝膠。稱取一定量AA用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在2.2mol/L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與AA的質(zhì)量比為5~15。向混合溶液中加入0.08mol/L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.012mol/L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入70°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)20小吋，即得pH敏感的聚丙烯酸復(fù)合水凝膠。
[0050] (3)水凝膠后處理。將所得的復(fù)合水凝膠用蒸餾水浸泡5天，以除去未反應(yīng)的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復(fù)合水凝膠。
[0051]實施例6:
[0052](1)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取18g粒徑1000目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin,然后取其上層清液,如此反復(fù)洗漆上層清液5次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0053]配置濃度為3mol/L的鹽酸溶液，取20g純化凹凸棒土與180mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到75°C,攪拌1.5h,然后超聲振蕩35min,抽濾,用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0054]取2.8g酸改性凹凸棒土，加入250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌2.5h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0055](2)制備復(fù)合水凝膠。稱取一定量AA用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在2.2mol/L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與AA的質(zhì)量比為15:1。向混合溶液中加入0.06mol/L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.009mol/L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)24小時，即得pH敏感的聚丙烯酸復(fù)合水凝膠。
[0056](3)水凝膠后處理。將所得的復(fù)合水凝膠用蒸餾水浸泡3天，以除去未反應(yīng)的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復(fù)合水凝膠。
【權(quán)利要求】
1.吸附重金屬離子的PH敏感復(fù)合水凝膠，所述吸附重金屬離子的pH敏感復(fù)合水凝膠對Ni (II)吸附量可達約90mg/g，且在溶液pH值為4~6的范圍內(nèi)具有明顯敏感性，可通過控制溶液的PH值來控制對重金屬離子的吸附量:即PH之小于4，凝膠吸附量降低，pH值大于4，吸附量急劇增大；所述吸附重金屬離子的pH敏感復(fù)合水凝膠由以下方法制得；包括如下步驟: (1)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取IOg~20g粒徑300目~1000目的凹凸棒土,用IL蒸懼水洗滌，沉淀后取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心Imin,然后取其上層清液,如此反復(fù)洗漆上層清液3~5次后，最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。 配置濃度為0.5mol/L~3mol/L的鹽酸溶液,取IOg~20g純化凹凸棒土與150mL~200mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后，將混合物加熱到70°C~80°C，攪拌Ih~2h,然后超聲振蕩30min~40min,抽濾,用蒸懼水洗漆至pH約為6左右,90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。 取Ig~3g酸改性凹凸棒土,加入200mL~250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液,室溫攪拌2h~3h后こ醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。 (2)制備復(fù)合水凝膠。稱取丙烯酸用20mi蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol/L~3mol/L ;向溶液中加入單寧酸改性凹凸棒土,控制凹凸棒土與丙烯酸的質(zhì)量比為5:1~15:1。向混合溶液中加入0.04mol/L~0.12mol/L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.005mol/L~0.015mol/L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65~75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)12~24小吋，即得pH敏感的聚丙烯酸復(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3~5天，以除去未反應(yīng)的小分子単體，即得本發(fā)明所述的復(fù)`合水凝膠。
2.如權(quán)利要求1所述的吸附重金屬離子的pH敏感復(fù)合水凝膠的制備方法，包括如下步驟: (I)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取IOg~20g粒徑300目~1000目的凹凸棒土,用IL蒸懼水洗滌，沉淀后取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心Imin,然后取其上層清液,如此反復(fù)洗漆上層清液3~5次后，最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。 配置濃度為0.5mol/L~3mol/L的鹽酸溶液,取IOg~20g純化凹凸棒土與150mL~200mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后，將混合物加熱到70°C~80°C，攪拌Ih~2h,然后超聲振蕩30min~40min,抽濾,用蒸懼水洗漆至pH約為6左右,90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。 取Ig~3g酸改性凹凸棒土,加入200mL~250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液,室溫攪拌2h~3h后こ醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。(2)制備復(fù)合水凝膠。稱取丙烯酸用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol/L~3mol/L ;向溶液中加入單寧酸改性凹凸棒土,控制凹凸棒土與丙烯酸的質(zhì)量比為5:1~15:1。向混合溶液中加入0.04mol/L~0.12mol/L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.005mol/L~0.015mol/L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65~75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)12~24小時，即得pH敏感的聚丙烯酸復(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3~5天，以除去未反應(yīng)的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復(fù)合水凝膠。
3.如權(quán)利要求2所述的吸附重金屬離子的pH敏感復(fù)合水凝膠的制備方法，包括如下步驟: (1)凹凸棒土的預(yù)處理。稱取IOg粒徑300目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀后取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心Imin,然后取其上層清液,如此反復(fù)洗漆上層清液3次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。 配置濃度為0.5mol/L的鹽酸溶液，取IOg純化凹凸棒土與150mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到70°C,攪拌Ih,然后超聲振蕩30min,抽濾,用蒸懼水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。 取Ig酸改性凹凸棒土，加入200mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌2h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應(yīng)，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應(yīng)目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。 (2)制備復(fù)合水凝膠:稱取一定量AA用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol/L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與AA的質(zhì)量比為5:1。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氣20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)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應(yīng)12小時，即得pH敏感的聚丙烯酸復(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3天，以除去未反應(yīng)的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復(fù)合水凝膠。
【文檔編號】C08L33/02GK103554328SQ201310485548
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】何曉春, 趙義平, 劉興甜, 劉健 申請人:滁州友林科技發(fā)展有限公司