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(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近些年來，各類有機化學(xué)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(dāng)前的水污染現(xiàn)狀，必須采取有效的凈化處理措施，以恢復(fù)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(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)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(dǎo)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(yīng)用中達到預(yù)期的效果。二是制備的吸附材料常常面臨結(jié)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(dǎo)致某些有害物質(zhì)未能被有效去除。其次，在實際應(yīng)用中，吸附材料通常需要多次重復(fù)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(dǎo)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(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)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(yīng)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(shù)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(yīng)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(jié)晶，重復(fù)三次，對結(jié)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(yīng)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(jié)晶，重復(fù)三次，對結(jié)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(yīng)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(shù)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(yīng)用。

17、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)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(luò)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中引入了席夫堿結(jié)構(gòu)；這種席夫堿結(jié)構(gòu)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(lǐng)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(luò)結(jié)構(gòu)的活性結(jié)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(jié)合了物理吸附和化學(xué)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(jié)構(gòu)，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(shù)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
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(yīng)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(jié)構(gòu)的功能性基團，形成了具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(luò)結(jié)構(gòu)的活性結(jié)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(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

技術(shù)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(shù)使用者：陜西科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9