一種污水處理用高韌性水凝膠材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新材料領(lǐng)域，具體涉及一種污水處理用高韌性水凝膠材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，在化學(xué)化工、污水處理、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域帶來的環(huán)境 問題越發(fā)嚴(yán)重，特別是在水質(zhì)污染上，現(xiàn)在已經(jīng)成為不容忽視的社會問題。水質(zhì)受到污染， 不僅會對水環(huán)境以及整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害，甚至危及人類的身體健康。因此，如何 快速、高效進(jìn)行污水處理成為水污染控制研究領(lǐng)域迫切需要解決的難題。
[0003] 中國專利公開號為CN103755860A公開了一種丙烯酸類共聚物水凝膠的制備方法， 該方法特征為:所述的水凝膠以丙烯酰胺、甲基丙烯酸和丙烯酸羥乙酯以及交聯(lián)劑共聚物 組成。制備方法如下：將丙烯酰胺、丙烯酸羥乙酯與使用氫氧化鈉預(yù)處理的甲基丙烯酸混 合，加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑。在一定溫度下反應(yīng)得到共聚物，烘干后制得水凝膠。該發(fā)明的有 益效果是：制備方法簡單，產(chǎn)物在水中浸泡即可去除雜質(zhì)，可制備吸水倍率大的水凝膠。但 是該方法制備的水凝膠力學(xué)性能較差，生產(chǎn)成本高。
[0004] 中國專利公開號為CN101880440A公開了一種新型納米復(fù)合雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠及制備 方法，該發(fā)明首先在粘土溶液中通過胺類與環(huán)氧氯丙烷或多元醇與醛的縮合(聚)反應(yīng)得到 縮合(聚)物/粘土復(fù)合物，之后在引發(fā)劑，交聯(lián)劑作用下，加入親水性單體，通過自由基交聯(lián) 聚合得到納米復(fù)合雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠?？s合(聚)反應(yīng)中的胺類選自二甲胺、甲胺、乙胺、丙胺、二 乙胺、乙二胺、丙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺；多元醇選自乙二醇、丙二醇、丙三醇、 丁二醇、新戊二醇、季戊四醇、聚乙烯醇、聚乙二醇、葡萄糖、蔗糖、山梨醇、可溶性淀粉、殼聚 糖;醛類選自甲醛、丙二醛、戊二醛。粘土選自鋰藻土、膨潤土或親水性改性膨潤土。親水性 單體選自丙烯酸、丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯腈、丙烯磺酸。該發(fā)明制 備的新型水凝膠在高含水量下具有很好的機(jī)械強(qiáng)度;但是該發(fā)明制備的新型水凝膠吸附量 較低，韌性較差。
[0005] 中國專利公開號為CN104530294A公開了一種高強(qiáng)度二氧化硅和粘土雙重納米復(fù) 合水凝膠及其制備方法，該發(fā)明包括下列步驟:將單體、二氧化硅前驅(qū)體加入質(zhì)量百分濃度 為1%-15%的粘土水分散液中，常溫下攪拌至分散均勻;之后加入引發(fā)劑，攪拌至均勻。將上 述混合液在20_90〇C下反應(yīng)5-48h至納米復(fù)合水凝膠形成。粘土質(zhì)量為單體質(zhì)量的1%-30% ; 二氧化硅前驅(qū)體質(zhì)量為單體質(zhì)量的1%_50%，引發(fā)劑質(zhì)量占單體質(zhì)量的0.5%-2%。該發(fā)明提供 的雙重納米復(fù)合水凝膠制備方法簡單，凝膠強(qiáng)度高，但是該發(fā)明制備的雙重納米復(fù)合水凝 膠吸附量較低。
[0006] 隨著工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，污水處理材料已經(jīng)成為污水處理技術(shù)中的不可或缺的 部分，同時(shí)也越加受到關(guān)注，而目前用于污水處理的水凝膠復(fù)合材料的種類較少，大大限制 了污水處理材料的選擇，因此，開發(fā)一種適用于污水處理的具有優(yōu)異的吸附效率和力學(xué)性 能的水凝膠復(fù)合材料，對豐富污水處理材料，促進(jìn)污水處理的發(fā)展具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的：為了豐富污水處理材料種類，本發(fā)明提供一種污水處理用高韌性水 凝膠材料，其比表面積大，過濾分離和吸附效率好，力學(xué)性能優(yōu)異，生產(chǎn)成本低廉，使用壽命 長，為污水處理材料提供更多的選擇。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案：為了解決上述問題，提供了一種污水處理用高韌性水凝 膠材料，由包含竹炭和坡縷石的以下材料以重量份制備而成： 丙烯酸 30-40 坡縷石 20-30 乙酸乙烯酯 10-20 聚乙烯醇 5.0-6.0 竹炭 3.0-5.0 重鉻酸鉀 0.4-0.6 N，N'_亞甲基丙烯酰胺 0.05-0.07 進(jìn)一步地，所述丙稀酸中和度在60%和90%之間。
[0009] 進(jìn)一步地，所述坡縷石為纖維狀坡縷石，粒徑介于200納米和400納米之間，長徑比 介于10:1和20:1之間。
[0010] 進(jìn)一步地，所述竹炭為纖維狀竹炭，粒徑介于100納米和300納米之間，長徑比介于 10:1和20:1之間。
[0011] 上述污水處理用高韌性水凝膠材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將重量份為20-30的坡縷石和重量份為3.0-5.0的竹炭置于水中，并進(jìn)行超聲分散， 形成懸浮液； (2) 將重量份為30-40的丙烯酸，重量份為10-20的乙酸乙烯酯，重量份為5.0-6.0的聚 乙稀醇，重量份為〇. 4_0.6的重絡(luò)酸鉀和重量份為0.05-0.07的N，N -亞甲基丙稀酰胺加入 步驟（1)的懸浮液中，在加熱溫度為85°C下進(jìn)行超聲攪拌混合，攪拌轉(zhuǎn)速300-500rpm，攪拌 時(shí)間90-120分鐘，得到混合均勻含有坡縷石和竹炭的復(fù)合溶液； (3) 將步驟(2)得到混合均勻含有坡縷石和竹炭的復(fù)合溶液進(jìn)行過濾，過濾后產(chǎn)物用乙 醇洗滌，得到污水處理用高韌性水凝膠材料。
[0012]本發(fā)明的原理:利用價(jià)格低廉的坡縷石和優(yōu)異的吸附性能和力學(xué)性能，以及竹炭 的增韌作用，將坡縷石和竹炭均勻的穿插于丙烯酸、乙酸乙烯酯和聚乙烯醇形成的三維網(wǎng) 狀水凝膠材料中，形成比表面積大，過濾分離和吸附效率好，吸水率和耐鹽性高，力學(xué)性能 優(yōu)異的污水處理用高韌性水凝膠材料，提高了制得的污水處理用高韌性水凝膠材料的韌性 和吸附分離能力，降低了生產(chǎn)成本；同時(shí)，由于坡縷石提高了丙烯酸、乙酸乙烯酯和聚乙烯 醇的熱分解溫度，延長了污水處理用高韌性水凝膠材料的使用壽命。
[0013]本發(fā)明突出特點(diǎn)和有益效果在于： (1) 本發(fā)明的污水處理用高韌性水凝膠材料具有比表面積大，過濾分離和吸附效率好， 吸水率和耐鹽性高； (2) 本發(fā)明的污水處理用高韌性水凝膠材料力學(xué)性能和韌性好，通過坡縷石和竹炭增 強(qiáng)和增韌作用，使得用于污水處理的水凝膠復(fù)合材料的力學(xué)性能和韌性增強(qiáng)，并延長了復(fù) 合材料的使用壽命； (3)本發(fā)明污水處理用高韌性水凝膠材料的生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，安全環(huán)保，具有 較高的市場應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面根據(jù)具體實(shí)施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明，以下所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施方