[发明专利]一种利用工业固废制备的水凝胶吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种利用工业固废制备的水凝胶吸附材料的制备方法，包括如下步骤：将粉煤灰活化处理，得到活化的粉煤灰；按质量比称取原料；将活化的粉煤灰、2/5的丙烯酸、2/5的丙烯酸羟乙酯、2/5的甲基丙烯酸甲酯及1/10的过氧化苯甲酰放入反应釜中，控制反应温度并进行机械搅拌；反应后，将剩余的丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯和过氧化苯甲酰混合溶液、以及淀粉溶液分别同时滴加到反应釜中，且控制在1h内滴完；上述溶液滴完后，加入助凝剂在恒温下反应，最后升温反应后取出反应产物，将其冷冻、干燥，得水凝胶吸附材料。本发明原料有活化的粉煤灰，有效增强水凝胶吸附材料的力学性能，还增强水凝胶吸附材料的吸附能力。

技术领域

本发明属于水凝胶材料技术领域，具体的是涉及一种一种利用工业固废制备的水凝胶吸附材料及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种通过化学键、氢键、范德华力或物理缠结所形成的具有三维交联网络结构，同时含有羟基、酰胺基、磺酸基、羧基等亲水基团，但本身不溶于水的新型功能高分子材料。水凝胶在水中能够溶胀，其吸水量可达凝胶干重的几十倍至几千倍。由于三维网络水凝胶具有特殊响应性以及较高的吸水性能，近年来已被广泛应用于工业、农业、林业、园艺、卫生、医药等各个领域。不仅如此，利用其高吸附容量、快吸附速率和可再生性等特定，将其用于吸附处理重金属离子、燃料废水等方面受到了人们的广泛关注。

现有专利CN201210222116.0通过互穿聚合物网络水凝胶来实现对重金属离子的可控吸附与脱吸附，但其生产成本高，且吸附效率较低；专利CN201510948207.6提供了一种利用纯化木质素磺酸盐改性水凝胶和铁盐复配后制得的磁性重金属离子吸附剂，虽然制备的水凝胶可多次利用，但由于改性等步骤工序复杂且增加成本，且制备的水凝胶在使用过程中易破碎。

粉煤灰是燃煤发电厂中煤燃烧而产生的副产品。大量粉煤灰的产生造成了经济损失资源浪费外，还造成了环境污染，因此将粉煤灰合理有效利用显得极为重要。粉煤灰中除大量含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃外，还含有一定量的TiO₂，而TiO₂通过一定的物理化学处理可以很好地起到光催化效果。

发明内容

本发明将粉煤灰和水凝胶吸附材料制备结合，不仅有效增强水凝胶吸附材料的硬度、强度等力学性能，同时，在光照下催化加剧吸附金属离子，如铜离子、铬离子、锰离子等重金属元素。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种利用工业固废制备的水凝胶吸附材料，由按质量比为45-50:6-8:35-40:8-12:0.3-0.5:6-8:20-25的丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、淀粉、过氧化苯甲酰、助凝剂、活化的粉煤灰制备而成。

一种利用工业固废制备的水凝胶吸附材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将粉煤灰进行活化处理，得到活化的粉煤灰；

(2)按质量比称取丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯、淀粉、过氧化苯甲酰、助凝剂、活化的粉煤灰；

(3)将活化的粉煤灰、2/5的丙烯酸、2/5的丙烯酸羟乙酯、2/5的甲基丙烯酸甲酯及1/10的过氧化苯甲酰放入反应釜中，控制反应温度并进行机械搅拌；

(4)反应1.5-2.5h后，将剩余的丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯和过氧化苯甲酰混合溶液、以及淀粉溶液分别同时滴加到反应釜中，且控制在1h内滴完；

(5)上述溶液滴完后，加入助凝剂在恒温下反应，最后升温至65-75℃反应0.4-0.6h，取出反应产物，将其冷冻、干燥，得到水凝胶吸附材料。

更进一步的，步骤(3)中反应温度为60-70℃，机械搅拌的速率为160-230rpm。