[发明专利]聚合物海绵的制备方法以及聚合物海绵

说明书

本发明提供一种聚合物海绵的制备方法以及聚合物海绵。本发明的聚合物海绵的制备方法具备：步骤1：将侧链具有伯氨基的聚乙烯亚胺溶解于水中，得到聚乙烯亚胺水溶液，所述聚乙烯亚胺中，将伯氨基、仲氨基和叔氨基的合计数量设为100％时，所述伯氨基的数量占20％～50％；步骤2：向上述聚乙烯亚胺水溶液中加入一分子中具有两个环氧端基的聚醚多元醇作为交联剂，以所述聚乙烯亚胺的水溶液为冰模板，在冷冻状态下进行交联。本发明的聚合物海绵的制备方法能够制得可以高效分离水中污染物，特别是对染料和重金属离子具有高吸附能力，并且可以高效分离复杂的染料混合物的聚合物海绵。

技术领域

本发明涉及净水海绵领域，具体地说，涉及一种聚合物海绵的制备方法。

背景技术

废水中含有多种污染物，如细菌、胶体、蛋白质、重金属离子和染料等。废水中的污染物大多来源于人类生产、生活排放，例如缺乏环保控制技术的采矿业、工业或农业。此外，火山喷发、地震或风暴等自然力量也是造成水污染的重要原因之一。近年来，人口和全球经济的快速增长导致水污染进一步加剧。目前，水污染已经成为疾病的主要来源，影响人类健康，因此需要对废水进行处理以降低污染物的毒性。

一般来说，污水处理过程分为三个层次。一级处理：污水中含有的石子、砾石、脂肪、油脂等通过格栅、沉淀或气浮等机械处理去除。二级处理：生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下降解并转化为污泥。三级处理：对污水进行高级处理，其中包括通过氯化、紫外线辐射或臭氧技术去除营养物质和污水消毒。

重金属元素主要位于元素周期表第四周期和第六周期，主要包括铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)和类金属元素砷(As)、以及铅(Pb)、汞(Hg)等。重金属离子本来就存在于自然环境中，但由于工业废物增加，它们的浓度越来越高。重金属离子通常具有毒性，并且具有富集性，进入食物链后，不能被生物降解而最终进入人体，在人体内富集。一旦它们在器官内累积达到标准限值以上，就可能导致严重的疾病。例如，过量的锌会导致皮肤过敏、呕吐和胃痉挛，高浓度的镍会导致肺癌和肾癌等。

多年来，研究人员使用不同的方法从废水中去除重金属离子，这些方法可以分类为电化学处理方法(例如，电凝法、电浮选法和电沉积法)、物理化学处理方法(例如，化学沉淀法、离子交换法)、吸附方法(使用活性炭、碳纳米管或木屑锯末作为吸附剂)或其他方法(膜过滤法、光催化法和纳米技术)等。但是，这些方法在工业应用中有许多限制，例如制造工艺复杂、制造和使用成本高昂等。此外，通常所使用的合成树脂亲水性差，必须改性或溶剂活化处理，活性炭在亲水吸附剂上的吸附性能通常较差。

聚乙烯亚胺(PEI)，特别是交联改性聚乙烯亚胺是一种高效吸附剂，聚乙烯亚胺分子中可用于配位的基团(伯胺，仲胺和叔胺基团)的比例非常高，在中性或碱性条件下与重金属离子有很强的螯合配位作用，可以非常快速地吸附重金属离子，能有效去除水中的重金属离子。但是，聚乙烯亚胺非常亲水，在水相中以游离分子态形式存在，不易分离回收，实际应用中操作非常困难。

大孔海绵具有超轻、超快、高弹性等特点，可以通过快速挤压实现污染物与海绵的微纳米级接触，实现快速吸附分离，因此在工业上具有非常好的应用前景。但是，目前很少有人研究亲水性的大孔海绵用于污水处理方面的应用。

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述现有技术中存在的问题而完成的，本发明人发现，利用聚乙烯亚胺水溶液为冰模板，在冷冻状态下进行交联，能够制得聚乙烯亚胺聚合物海绵，并且该聚合物海绵能够用于污水处理。因此，本发明的目的在于提供一种聚合物海绵的制备方法，其能够制备可以高效分离水中污染物，特别是对染料和重金属离子具有高吸附能力，并且可以高效分离复杂的染料混合物的聚合物海绵。进而，本发明的目的还在于提供由上述制备方法制得的聚合物海绵，该聚合物海绵能够通过吸附/挤压去除水中的重金属离子和染料，可用于污水处理。

用于解决问题的方法