一种吸附重金属离子的pH敏感水凝胶的制备方法及其产品

摘要

本发明涉及一种对铅、镉、镍等重金属离子具有良好吸附能力且吸附量大、吸附效率高、对溶液pH值具有敏感性的pH敏感水凝胶的制备方法及其产品。本发明产品采用水洗、酸洗凹凸棒土，进而利用单宁酸改性凹凸棒土，最后再与丙烯酸水凝胶进行复合制备得到。本发明吸附型pH敏感水凝胶制备方法具有工艺简单、成本低、不需要特殊设备、工业化实施容易等特点，且制备的凝胶强度有大幅提升。本发明凝胶可应用于电镀工业、化学工业等污水的处理领域，且可通过控制溶液的pH值来控制对重金属离子的吸附量，凝胶可以经过清洗反复使用。

主权项

吸附重金属离子的pH敏感复合水凝胶，所述吸附重金属离子的pH敏感复合水凝胶对Ni(II)吸附量可达约90mg/g，且在溶液pH值为4～6的范围内具有明显敏感性，可通过控制溶液的pH值来控制对重金属离子的吸附量：即pH之小于4，凝胶吸附量降低，pH值大于4，吸附量急剧增大；所述吸附重金属离子的pH敏感复合水凝胶由以下方法制得；包括如下步骤：(1)凹凸棒土的预处理。称取10g～20g粒径300目～1000目的凹凸棒土，用1L蒸馏水洗涤，沉淀后取其上层清液，500rpm离心1min后取其上层清液，上层清液中加少量蒸馏水混合均匀后继续500rpm离心1min，然后取其上层清液，如此反复洗涤上层清液3～5次后，最后用4000rpm进行离心分离，取其沉淀，90℃下真空干燥24h，研磨后按粒径大小选择对应目数的筛子过筛，得纯化凹凸棒土。配置浓度为0.5mol/L～3mol/L的盐酸溶液，取10g～20g纯化凹凸棒土与150mL～200mL盐酸溶液加入到小烧杯中搅拌混合，5min后，将混合物加热到70℃～80℃，搅拌1h～2h，然后超声振荡30min～40min，抽滤，用蒸馏水洗涤至pH约为6左右，90℃下真空干燥24h，研磨后按粒径大小选择对应目数的筛子过筛，得酸改性凹凸棒土。取1g～3g酸改性凹凸棒土，加入200mL～250mL浓度2000mg/L的单宁酸溶液，室温搅拌2h～3h后乙醇洗至上清液与FeCl3溶液无显色反应，离心分离，干燥研磨，按粒径大小选择对应目数的筛子过筛，得到单宁酸改性凹凸棒土。(2)制备复合水凝胶。称取丙烯酸用20mi蒸馏水溶解配成溶液，使溶液浓度控制在1mol/L～3mol/L；向溶液中加入单宁酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土与丙烯酸的质量比为5：1～15：1。向混合溶液中加入0.04mol/L～0.12mol/L的MBAA作交联剂，溶解搅拌均匀后通氮气20分钟以上，再加入0.005mol/L～0.015mol/L的过硫酸铵作引发剂，搅拌溶解，继续通氮气30分钟以上后，将溶液倒入模具中，将模具放入65～75℃恒温环境中，使其凝胶反应12～24小时，即得pH敏感的聚丙烯酸复合水凝胶；(3)水凝胶后处理。将所得的复合水凝胶用蒸馏水浸泡3～5天，以除去未反应的小分子单体，即得本发明所述的复合水凝胶。