[发明专利]一种阳离子环糊精基水凝胶吸附材料及其合成方法

说明书

本发明公开了一种阳离子环糊精基水凝胶吸附材料及其合成方法。该材料的合成方法是将β‑环糊精与2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵按照一定比例混合，在碱性溶液中不断搅拌，完成β‑环糊精阳离子化，获得β‑环糊精阳离子衍生物，将β‑环糊精阳离子衍生物、丙烯酰胺(或丙烯酸)及亚甲基双丙烯酰胺三种反应物进行自由基聚合反应，一次性合成凝胶物质，然后进行干燥，制备出的阳离子环糊精基水凝胶吸附材料。该材料对水中磷系阻燃剂、阴离子染料、有机磷农药等有机污染物具有良好的吸附作用、易于制备、具有优异的溶胀性能、在pH为3‑11范围稳定性好、抗离子干扰能力强、能够多次再生循环使用、无二次污染，具有极大的应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料与环境科学技术领域，具体涉及一种阳离子环糊精基水凝胶吸附材料的合成方法。

背景技术

随着工业化进程的日益加快和国民经济的高速发展，越来越多污染物进入的环境介质，导致环境质量的恶化。其中，有机污染物种类繁多，产生的有机废水也成为水体污染控制领域面临的的严峻问题。染料废水作为一种代表性的有机废水，具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点；其中带有偶氮基团(-N＝N-)、芳香环和磺酸盐基团的阴离子染料可能具有毒性和潜在致癌性；有机磷农药的废水通常具有高盐、难生化、组分复杂、COD和总磷含量高等特点，譬如草甘膦是一种具有极强的内吸、传导性灭杀效果的除草剂，此类除草剂还具有广泛的生殖毒性、诱导突变等一些环境激素效应，对环境和人体健康存在潜在危害性。除此之外，磷系阻燃剂(OPFRs)是一类典型的磷酸酯类有机物，研究证明，OPFRs具有各种毒性，能够导致细胞活性的降低和畸形率的增高，对人类健康和生物安全产生严重危害。磷系阻燃剂在生产过程中产生大量难降解有机废水，具有COD浓度较高，含有较多不溶性、难降解有机物和总磷的特点。

环糊精作为一组通过淀粉生物降解得到的由D-吡喃葡萄糖单元通过α-1,4-糖苷键连接而成的环状低聚糖，环糊精具有“内腔疏水，外壁亲水”的特殊结构和性质。β-环糊精价廉易得，应用最广。β-环糊精可以于水相中模拟酶的疏水口袋，与一系列有机分子形成包合物，广泛应用于环境污染物的吸附和萃取、水不溶性药物分子的包结和增溶、水相有机合成反应的促进和催化、超分子仿酶体系的设计与构筑等领域。2,3-环氧丙基三甲基氯化铵是重要的环氧季铵盐类精细化工中间体，本身具有活性季铵基和环氧基，在水溶液中现正电特性，能和许多有机物反应，生成阳离子型或两性离子型水溶性聚合物，副反应少，具有广阔的应用前景。

合成高分子水凝胶主要是由单体在一定条件下，通过引发剂引发自由基聚合而成。近年来，水凝胶吸附材料因其三维网络结构、好的溶胀性能和溶胀后能保持良好特性得优势，已经作为一种新型的吸附剂引起广泛关注。

发明专利(CN1140411.6)公开一种水体净化吸附剂聚环糊精的制备方法。它是利用环糊精或其衍生物为单体，在溶剂中，与交联剂及模板剂的共同作用下，反应生成聚合物，与活性炭相比，成膜性好，但该发明对有机物的吸附容量较低。

发明专利(CN201511027625.8)公开一种阳离子型β-环糊精衍生物及其制备方法和应用。它是利用单-6-乙二胺-β-环糊精作为单体，制备获得阳离子型β-环糊精衍生物，可改善亲脂性化合物在水中的溶解度，但该发明用于药用辅料，选择性包合含酚羟基的亲脂性化合物。

发明专利(CN201110360256.X)公开一种用于油田废水处理的带环糊精侧基水凝胶及其制备方法。它是提供的带环糊精侧基水凝胶因环糊精外腔亲水内腔疏水的特殊结构，使得环糊精能够吸附一定量的亲油性物质及重金属离子，本制备方法产品为水凝胶吸附剂，但该方法制备吸附剂仅适用于含有重金属离子等阳离子污染物的油田废水处理。

发明专利(CN201710366495.3)公开了一种环糊精改性纳米球污泥调理剂及其制备方法。该发明将环糊精和三甲基氯化铵在酸性条件下反应，制备污泥调理剂。该发明作为污泥处理的絮凝剂在进行污泥脱水前加入所述环糊精改性纳米球污泥调理剂，然后再利用压滤机进行脱水。