[发明专利]一种离子交换型印染废水脱色用凝胶膜及其制备方法

权利要求书

1.一种离子交换型印染废水脱色用凝胶膜，其特征在：包括由第一网络聚合物骨架和第二网络聚合物骨架高度交联而成的具有连续孔隙的凝胶体系，所述第一网络聚合物骨架是以天然多糖类聚合物通过化学交联后制备得到的多孔骨架，所述第二网络聚合物骨架是以酸类可聚合功能性单体和氧化石墨烯为原料制备得到的孔隙内表面含有-COOH，-OH以及-SO₃H基团的吸附骨架，所述凝胶体系是以所述第一网络聚合物骨架为支架并引入所述第二网络聚合物骨架形成的无规共聚多孔空间网络结构，所述凝胶体系的孔隙尺寸在5～100μm。

2.制备如权利要求1所述的一种离子交换型印染废水脱色用凝胶膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、所述第一网络聚合物骨架的制备：

将天然多糖类聚合物、水溶性交联剂、氧化剂配置成水溶液，预降温至0～-5℃，在所述水溶液中添加水溶天然物还原剂，其中天然多糖类聚合物的质量分数为10～50％，水溶性交联剂的质量分数为1～10％，氧化剂的质量分数为0.5～8％，且天然多糖类聚合物、水溶性交联剂、氧化剂三者的质量分数之和控制在10～60％，水溶天然物还原剂的质量分数为0.2～5％，将由天然多糖类聚合物、水溶性交联剂、氧化剂以及水溶天然物还原剂组成的混合液倒入模具中，在t₁min时间内将体系温度降至T₁℃，反应时间为θ₁h后，取出模具置于常温下融化体系，在模具中生成所述第一网络聚合物骨架；

步骤2、所述第二网络聚合物骨架的制备：

将聚乙烯醇、酸类可聚合功能性单体、氧化石墨烯、水溶性交联剂和氧化剂按照比例配置成反应液，将反应温度预降至0～-5℃，添加水溶性天然还原剂得到混合反应液，其中聚乙烯醇的质量分数为0.5～10％，酸类可聚合功能性单体的质量分数为3～9％、氧化石墨烯的质量分数为0.01～2％、水溶性交联剂的质量分数为0.5～2％、氧化剂的质量分数为0.3～1.5％，水溶天然物还原剂的质量分数为0.2～1％，控制反应液中各原料的质量分数之和为5～20％；

步骤3、凝胶膜的制备：

将步骤2中得到的混合反应液泵入含有步骤1得到的第一网络聚合物骨架的模具中，t₂min时间内将体系温度降至T₂℃，进行聚合反应，反应时间为θ₂h后，取出置于常温下融化，用去离子水清洗未反应的反应液，用脱水剂进行脱水干燥，即获得成品凝胶膜；

步骤1中的t₁min为1～10min，T₁为-20～-10℃，反应时间θ₁为5～10h；步骤3中的t₂min为5～15min，T₂为-30～-15℃；反应时间θ₂为3～10h。

3.根据权利要求2所述的一种离子交换型印染废水脱色用凝胶膜的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述天然多糖类聚合物为海藻酸钠、壳聚糖、水溶性淀粉、羧甲基纤维素钠和羧乙基纤维素钠中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的一种离子交换型印染废水脱色用凝胶膜的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述天然多糖类聚合物为海藻酸钠、羧甲基纤维素钠或者羧乙基纤维素钠，且在取出置于常温下融化体系后，用稀盐酸溶液浸泡4h使体系酸化，制备得到所述第一网络聚合物骨架。

5.根据权利要求2所述的一种离子交换型印染废水脱色用凝胶膜的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述酸类可聚合功能性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、乙烯基磺酸、亚甲基丁二酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸中一种或几种。

6.根据权利要求2所述的一种离子交换型印染废水脱色用凝胶膜的制备方法，其特征在于：步骤1和步骤2中，所述水溶性交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、聚丙二醇和丙二醇中的一种或几种；所述氧化剂为双氧水、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠或者高锰酸钾。