[发明专利]三维卡拉胶/海藻酸钠双网络结构凝胶球的制备方法

说明书

本发明公开了一种三维卡拉胶/海藻酸钠双网络结构凝胶球的制备方法；包括：分别取卡拉胶与海藻酸钠，加入去离子水混合均匀，形成卡拉胶与海藻酸钠的混合物；将所述卡拉胶与海藻酸钠的混合物滴入K⁺溶液中浸泡4‑8h，得到凝胶球；将所述凝胶球浸泡入Ca²⁺溶液8h，再用去离子水浸泡、冲洗，得到水凝胶；冷冻干燥所述水凝胶，即可。本发明制备的材料制备工艺简单、条件易控、成本低廉、溶胀过程不易破裂，有极好的吸附性和机械性特性。

技术领域

本发明属于环境科学技术领域，具体涉及一种三维卡拉胶/海藻酸钠双网络结构凝胶球的制备方法，应用于吸附处理等领域。

背景技术

水是生命之源，是人体必不可少的营养物，地球上所有生物的诞生、成长、生存、进化及健康繁殖都离不开水，对生物而言，水是最重要的。然而，人类的迅速发展，造成了严重水体污染，其中，工业引起的水体污染最严重。随着人类对淡水需求量的不断增长，然而当前全球淡水资源短缺，严重影响了生态平衡及生活质量。水处理方法有混凝法、中和法、氧化还原法、离子交换法以及吸附法等。吸附法因不会引入新的污染物、操作方法简单、低成本、高效率而倍受关注，被认为是水处理中最为经济有效的水处理方法之一。

水凝胶的机械性能主要包括强度、模量、韧性等，但是一般的聚合物水凝胶机械性能较弱，很多水凝胶甚至在溶胀过程中就会因为缺少韧性而破裂。近年来，国内外研究者研究出多种具有高强机械性能的水凝胶，其中双网络水凝胶的机械性能提升非常显著。双网络水凝胶，具有超高抗压、抗拉伸、耐磨以及高生物相容性特点。因此，双网络结构也具有极高的研究价值。

发明内容

为了解决现有吸附剂机械性能差，易碎，难分离，难回收利用等技术问题，本发明的目的是提供一种三维卡拉胶/海藻酸钠双网络结构凝胶球的制备方法。本发明利用海藻酸钠易成凝胶的性能与卡拉胶的胶凝性和增稠性制备出成本低廉，安全无毒，吸附性能和机械性能好的双网络结构材料做吸附剂。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种三维卡拉胶/海藻酸钠双网络结构凝胶球的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1、分别取卡拉胶与海藻酸钠，加入去离子水混合均匀，形成卡拉胶与海藻酸钠的混合物；每100ml去离子水对应卡拉胶0.3～1.5g、海藻酸钠0.5～1.5g；

S2、将所述卡拉胶与海藻酸钠的混合物滴入K⁺溶液中浸泡4～8h，得到凝胶球；所述K⁺溶液中K⁺的浓度为≥10g/L；

S3、所述凝胶球浸泡入Ca²⁺溶液4～8h，再用去离子水浸泡、冲洗，得到水凝胶；所述Ca²⁺溶液中Ca²⁺的浓度为≥10g/L；

S4、冷冻干燥所述水凝胶，即得所述三维卡拉胶/海藻酸钠双网络结构凝胶球。

优选的，步骤S1中，所述海藻酸钠与卡拉胶质量比为1:3～5:1。更优选为1:1.5。当海藻酸钠与卡拉胶质量比为1:1.5时，所制得水凝胶溶胀度最低，并且机械性能良好，大于或小于该质量比时，溶胀度均升高，由于溶胀后水凝胶机械性能下降，不利于接下来的吸附实验，因此，限定海藻酸钠与卡拉胶质量比为1:3～5:1。

优选的，步骤S1中，所述混合均匀是用搅拌器搅拌4～6h。

优选的，步骤S2中，所述卡拉胶与海藻酸钠的混合物与K⁺溶液的质量比为 1:5～1:10。更优选为1:5。该质量比的选择是为了保证K⁺溶液中k⁺数量能够与卡拉胶与海藻酸钠混合物充分反应。

优选的，所述K⁺溶液中K⁺的浓度为10g/L～100g/L。