[发明专利]一种纳米SiO2

说明书

本发明涉及水凝胶吸附材料技术领域，且公开了一种纳米SiO₂原位增韧聚丙烯酸水凝胶吸附材料，包括以下配方原料及组分：壳聚糖修饰纳米SiO₂、交联剂、引发剂、甲基丙烯酸、丙烯酰胺。该一种纳米SiO₂原位增韧聚丙烯酸水凝胶吸附材料，空心结构的多孔状纳米SiO₂比表面积巨大，表面羟基含量丰富，提高了与3‑氨丙基三甲氧基硅烷的接枝率，再与壳聚糖的氨基通过交联反应得到壳聚糖修饰纳米SiO₂，甲基丙烯酸和丙烯酰胺在聚合反应过程中，与壳聚糖交联形成复合水凝胶材料，实现纳米SiO₂原位增韧聚丙烯酸水凝胶，聚丙烯酸水凝胶中含有大量的氨基、羧基和羟基基团，纳米SiO₂具有丰富的孔隙结构和空心结构，赋予了水凝胶材料优异的吸附性能。

技术领域

本发明涉及水凝胶吸附材料技术领域，具体为一种纳米SiO₂原位增韧聚丙烯酸水凝胶吸附材料及其制法。

背景技术

目前我国的水污染问题形势严峻，由水污染引起的缺水和事故不断发生，导致工厂停产和农业减产等恶性事件，造成了不良的社会影响和严重的经济损失，威胁了社会的可持续发展和人类的生存，水污染主要是由工业废水、生活污水和农业污水随意排放进自然水体环境中导致的，污染物主要有铜、镉等重金属离子、酸碱盐等无机污染物，以及烷烃化合物、芳香族化合物、卤化物等有机污染物，其中有机染料如亚甲基蓝、甲基橙、橙黄Ⅱ等毒性很大，降解困难、污染非常严重。

目前对于有机染料污染物的处理方法主要有物理吸附法、絮凝法、化学氧化还原法、光催化降解法等；物理吸附材料主要有活性炭、天然黏土、聚丙烯酰胺、碳分子筛等材料、其中聚丙烯酸基水凝胶材料具有优异的吸水性和保水性，并且提供调控聚合单体成分，可以赋予聚丙烯酸基水凝胶材料丰富的羟基、氨基、羧基等基团、可以与有机染料如甲基橙、罗丹明B等进行交联和络合作用，是一种发展潜力巨大的吸附材料，但是目前的聚丙烯酸基水凝胶材料的机械性能和力学强度很低，并且对甲基橙、罗丹明B等有机染料的吸附性能有限，很难高效率吸附有机染料污染物。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米SiO₂原位增韧聚丙烯酸水凝胶吸附材料及其制法，解决了的聚丙烯酸基水凝胶材料的机械性能和力学强度很低，同时解决了聚丙烯酸基水凝胶材料很难高效率吸附有机染料污染物的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纳米SiO₂原位增韧聚丙烯酸水凝胶吸附材料，包括以下原料及组分：壳聚糖修饰纳米SiO₂、交联剂、引发剂、甲基丙烯酸、丙烯酰胺。

优选的，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂为过硫酸铵，壳聚糖修饰纳米SiO₂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、甲基丙烯酸和丙烯酰胺的质量比为2-10:6-10:15-25:100:40-80。

优选的，所述壳聚糖修饰纳米SiO₂制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，两者体积比为1:4-6，加入氨水调节溶液pH至8-10，再加入碳酸氢镁、十六烷基三甲基溴化铵和正硅酸乙酯，匀速搅拌反应4-10h，将溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固态产物，固态产物置于质量分数为3-8％的氯化铵溶液，在二氧化碳氛围下，匀速搅拌进行刻蚀1-2h，将溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，固体产物置于电阻炉中，升温速率为5-10℃/min，升温至520-560℃，保温煅烧2-4h，制备得到空心结构的多孔状纳米SiO₂。