一種吸附重金屬離子的溫敏水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種對鉛、鎘、鎳等重金屬離子具有良好吸附能力且吸附量大、吸附效率高、對溶液溫度具有敏感性的溫敏水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品采用水洗、酸洗凹凸棒土，進而利用單寧酸改性凹凸棒土，最后再與聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠進行復合制備得到。本發(fā)明吸附型溫敏水凝膠制備方法具有工藝簡單、成本低、不需要特殊設(shè)備、工業(yè)化實施容易等特點，且制備的凝膠強度有大幅提升。本發(fā)明凝膠可應用于電鍍工業(yè)、化學工業(yè)等污水的處理領(lǐng)域，且可通過控制溶液的溫度來控制對重金屬離子的吸附量，凝膠可以經(jīng)過清洗反復使用。
【專利說明】一種吸附重金屬離子的溫敏水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種對鎳、鉻、鉛等重金屬離子具有良好吸附功能的溫敏復合水凝膠及其制備方法。該水凝膠對水中鎳、鉻、鉛等重金屬離子吸附量大、吸附效率高，對溶液溫度具有敏感性，可通過控制溶液的溫度來控制對重金屬離子的吸附量。本發(fā)明凝膠可應用于電鍍工業(yè)、化學工業(yè)等污水的處理領(lǐng)域，且可以經(jīng)過清洗反復使用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化學工業(yè)、冶金工業(yè)等的快速發(fā)展，來自電解液、電鍍液以及采礦、金屬冶煉過程中產(chǎn)生的含有鉛、銅、鎘、鉻、汞等重金屬離子的廢水污染正日趨嚴重，重金屬廢水污染已成為嚴重的環(huán)境和社會問題，是目前迫切需要解決的經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境健康、飲水安全方面的關(guān)鍵難題。
[0003]近年來，無機材料對重金屬離子的吸附性能越來越受到研究學者的關(guān)注，多數(shù)無機礦物質(zhì)材料造價低并且對重金屬離子的吸附性能明顯，在重金屬離子吸附方面尤為引人注意，其中凹凸棒土是最具典型的一種。
[0004]凹凸棒土（又稱坡縷石）是一種天然非金屬礦物質(zhì)材料，是一種具有鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，典型化學式為Si8Mg6O2tl(OH)2(OH2)4 ? 4H20，結(jié)構(gòu)屬2 ：1型粘土礦物，在每個2 :1單位結(jié)構(gòu)層中，四面體晶片角頂隔一定距離方向顛倒，形成層鏈狀。在四面體條帶間形成與鏈平行的通道，通道中充填沸石水和結(jié)晶水。凹凸棒土纖維結(jié)構(gòu)一般包括三個層次：①基本結(jié)構(gòu)單元為微棒狀或纖維狀單晶體，簡稱棒晶。②由單晶平行聚集而成的單晶束。③由晶束（包括棒晶）相互堆積而成的聚集體。凹凸棒土的特殊結(jié)構(gòu)使其具有很大的比表面積，物理吸附能 力很強。另一方面，凹凸棒土帶有層面負電荷，在層間吸附了具有可交換性的陽離子以使電荷平衡，這樣凹凸棒土就具有了較強的離子吸附交換能力。
[0005]凹凸棒土在水中有很好的懸浮性，因此盡管凹凸棒土有很好的吸附能力，但對于水處理領(lǐng)域來說，粉末狀的凹凸棒土無法直接投入水中使用，需要采取一定的方法進行處理。目前，較好的處理方法是采用一定的載體固載凹凸棒土，再投入水中使用。本發(fā)明人在前期發(fā)明中公開了一種吸附型高分子復合水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品【201020595998. I],利用高分子水凝膠作載體，固載凹凸棒土，從而很好地發(fā)揮凹凸棒土的吸附作用。但是，該凹凸棒土復合水凝膠吸附重金屬離子的效率低、吸附量小，凝膠吸附重金屬離子后清洗困難，且凝膠對溶液的溫度不具有敏感性，無法通過控制溶液的溫度來控制對重金屬離子的吸附量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有凹凸棒土復合水凝膠應用于重金屬離子吸附方面存在的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是提供一種對鉛、鎘、鎳、鑰等重金屬離子具有良好吸附能力且吸附量大、吸附效率高，且對溶液溫度具有敏感性，可通過控制溶液的溫度來控制對重金屬離子的吸附量的復合水凝膠的制各方法及其產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品可采用水洗、酸洗凹凸棒土，進而利用單寧酸改性凹凸棒土，最后再與聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠進行復合制備得到，吸附重金屬離子后經(jīng)清洗可重復使用。
[0007]吸附重金屬離子的溫敏水凝膠對Ni (II)吸附量可達約80mg / g，且可通過控制溶液的溫度來控制對重金屬離子的吸附量。即溫度小于32°C，凝膠吸附量增大，溫度值高于32°C，吸附量降低。吸附重金屬離子的溫敏水凝膠由以下方法制備。
[0008]制備方法包括如下步驟:
[0009](I)凹凸棒土的預處理。稱取IOg~20g粒徑300目~1000目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，待沉淀后取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin，然后取其上層清液，如此反復洗滌上層清液3~5次后，最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0010]配置濃度為0.5mol / L~3mol / L的鹽酸溶液,取IOg~20g純化凹凸棒土與150mL~200mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后，將混合物加熱到70°C~80°C，攪拌Ih~2h,然后超聲振蕩30min~40min,抽濾,用蒸懼水洗漆至pH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0011]取Ig~3g酸改性凹凸棒土，加入200mL~250mL濃度2000mg / L的單寧酸溶液，室溫攪拌2h~3h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0012](2)制備復合水凝膠。稱取一定量N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制`在lmol / L~3mol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為5:1~15:1。向混合溶液中加入
0.04mol / L~0.12mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加Λ 0.005mol / L~0.015mol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65~75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應12~24小時，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺復合凝膠。
[0013](3)水凝膠后處理。將所得的復合水凝膠用蒸餾水浸泡3~5天，以除去未反應的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復合水凝膠。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015]本發(fā)明解決所述吸附型復合水凝膠是利用常規(guī)的凝膠單體N-異丙基丙烯酰胺聚合與單寧酸改性凹凸棒土復合制備得到。凝膠的吸水溶脹性能，以及凹凸棒土對廢水中Cd(II)^Ni(II)和Mo (VI)等重金屬離子的吸附功能，使得本發(fā)明所述的復合凝膠具有重要的應用前景。同時，與常規(guī)聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠相比，本發(fā)明所述的復合凝膠由于凹凸棒的加入，強度有大幅度提升。
[0016]目前，利用凹凸棒土制備復合凝膠有見報道(CN101812157A)本發(fā)明人也公開了利用凹凸棒土制備復合凝膠用于Cd(II)、Ni(II)和Mo(VI)等重金屬離子吸附回收(CN201848253U)。但是，本發(fā)明的不同之處在于采用單寧酸對凹凸棒土進行預處理，采用的是具有溫度敏感性的聚N-異丙基丙烯酰胺凝膠。
[0017]本發(fā)明所述的單寧酸又稱鞣酸，是淡黃色至淺棕色無晶粉末，屬于多元苯酚的復雜化合物，在自然界中含量豐富，價廉易得。單寧酸由于它具有酚羥基的結(jié)構(gòu)，所以它擁有非常獨特的生理活性和化學特性。單寧酸的分子式中有兩個相鄰的酚羥基，它們能通過氧負離子的形式和周圍的金屬離子結(jié)合并形成具有穩(wěn)定性的五元環(huán)狀的螯合物，雖然有個酚羥基沒有參加絡(luò)合反應，但是它的存在可以促進其它兩個酚羥基的快速解離，進一步會促進形成絡(luò)合物并使其具有穩(wěn)定性。因此，單寧酸可用于水體中金屬離子的吸附分離。
[0018]本發(fā)明制備的吸附重金屬離子的溫敏復合水凝膠對Ni (II)吸附量可達約SOmg/g，且可通過控制溶液的溫度來控制對重金屬離子的吸附量。即溫度小于32°C，凝膠吸附量增大，溫度值高于32°C，吸附量降低。
[0019]本發(fā)明所制備的凝膠采用常規(guī)的溫敏感水凝膠單體原料N-異丙基丙烯酰胺，制備方法簡單、不需要特殊設(shè)備、生產(chǎn)成本低、適于工業(yè)化應用?！揪唧w實施方式】:
[0020]下面的實施例可以使本專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明
[0021]實施例1:
[0022](I)凹凸棒土的預處理。稱取IOg粒徑300目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀后取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin,然后取其上層清液,如此反復洗漆上層清液3次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0023]配置濃度為0.5mol / L的鹽酸溶液，取IOg純化凹凸棒土與150mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到70°C,攪拌Ih,然后超聲振蕩30min,抽濾，用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0024]取Ig酸改性凹凸棒土，加入200mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌2h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0025](2)制備復合水凝膠。稱取一定量NIPAAm用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為5:1。向混合溶液中加入0.04mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.005mol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應12小時，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺復合水凝膠。
[0026](3)水凝膠后處理。將所得的復合水凝膠用蒸餾水浸泡3天，以除去未反應的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復合水凝膠。
[0027]實施例2:
[0028](I)凹凸棒土的預處理。稱取IOg粒徑1000目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀后取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin,然后取其上層清液,如此反復洗漆上層清液3次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0029]配置濃度為0. 5mol / L的鹽酸溶液，取20g純化凹凸棒土與150mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到70°C,攪拌Ih,然后超聲振蕩30min,抽濾，用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0030]取Ig酸改性凹凸棒土，加入250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌2h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0031 ] (2)制備復合水凝膠。稱取一定量NIPAAm用20mi蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為5:1。向混合溶液中加入0. 12mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0. 015mol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應24小時，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺復合水凝膠。
[0032](3)水凝膠后處理。將所得的復合水凝膠用蒸餾水浸泡5天，以除去未反應的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復合水凝膠。
[0033]實施例3 ：
[0034](I)凹凸棒土的預處理。稱取20g粒徑300目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心Imin,然后取其上層清液,如此反復洗漆上層清液5次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0035]配置濃度為3mol / L的鹽酸溶液，取IOg純化凹凸棒土與150mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到80°C,攪拌2h,然后超聲振蕩30min,抽濾,用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，900C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0036]取Ig酸改性凹凸棒土，加入200mL濃度2000mg / L的單寧酸溶液，室溫攪拌3h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0037](2)制備復合水凝膠。稱取一定量NIPAAm用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在1.5mol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為10 :1。向混合溶液中加入0. 05mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加0.01Omol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入70°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應24小時，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺復合水凝膠。
[0038](3)水凝膠后處理。將所得的復合水凝膠用蒸餾水浸泡4天，以除去未反應的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復合水凝膠。
[0039]實施例4 ：[0040](I)凹凸棒土的預處理。稱取15g粒徑500目的凹凸棒土,用IL蒸懼水洗漆,沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin,然后取其上層清液,如此反復洗漆上層清液5次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0041]配置濃度為lmol / L的鹽酸溶液，取12g純化凹凸棒土與180mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到70°C,攪拌Ih,然后超聲振蕩30min,抽濾,用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，900C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0042]取2g酸改性凹凸棒土，加入250mL濃度2000mg / L的單寧酸溶液，室溫攪拌3h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0043](2)制備復合水凝膠。稱取一定量NIPAAm用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在2mol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為8:1。向混合溶液中加入0.05mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.006mol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應18小時，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺復合水凝膠。
[0044](3)水凝膠后處理。將所得的復合水凝膠用蒸餾水浸泡3.5天，以除去未反應的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復合水凝膠。
[0045]實施例5:
[0046](I)凹凸棒土的預處理。稱取16g粒徑800目的凹凸棒土,用IL蒸懼水洗漆,沉淀取其上層清液，500rpm離心Imi n后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin,然后取其上層清液,如此反復洗漆上層清液5次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0047]配置濃度為2.5mol / L的鹽酸溶液，取18g純化凹凸棒土與160mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到70°C,攪拌2h,然后超聲振蕩40min,抽濾，用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0048]取2.5g酸改性凹凸棒土，加入250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌3h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0049](2)制備復合水凝膠。稱取一定量NIPAAm用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在2.2mol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為5~15。向混合溶液中加入0.08mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.012mol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入70°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應20小時，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺復合水凝膠。[0050](3)水凝膠后處理。將所得的復合水凝膠用蒸餾水浸泡5天，以除去未反應的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復合水凝膠。
[0051]實施例6:
[0052](I)凹凸棒土的預處理。稱取18g粒徑1000目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin,然后取其上層清液,如此反復洗漆上層清液5次后,最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。
[0053]配置濃度為3mol / L的鹽酸溶液，取20g純化凹凸棒土與180mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到75°C,攪拌1.5h,然后超聲振蕩35min,抽濾，用蒸餾水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。
[0054]取2.8g酸改性凹凸棒土，加入250mL濃度2000mg / L的單寧酸溶液，室溫攪拌2.5h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。
[0055](2)制備復合水凝膠。稱取一定量NIPAAm用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在2.2mol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為15:1。向混合溶液中加入0.06mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.009mol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應24小時，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺復合水凝膠。
[0056](3)水凝膠后處理。`將所得的復合水凝膠用蒸餾水浸泡3天，以除去未反應的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復合水凝膠。
【權(quán)利要求】
1.一種吸附重金屬離子的溫敏水凝膠，所述吸附重金屬離子的溫敏水凝膠對Ni (II)吸附量可達約80mg/g，且可通過控制溶液的溫度來控制對重金屬離子的吸附量；即溫度小于32°C，凝膠吸附量增大，溫度值高于32°C，吸附量降低；吸附重金屬離子的溫敏水凝膠由以下方法制備: (1)凹凸棒土的預處理。稱取IOg~20g粒徑300目~1000目的凹凸棒土,用IL蒸懼水洗滌，待沉淀后取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin，然后取其上層清液，如此反復洗滌上層清液3~5次后，最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土 ； 配置濃度為0.5mol / L~3mol / L的鹽酸溶液，取IOg~20g純化凹凸棒土與150mL~200mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后，將混合物加熱到70°C~80°C，攪拌Ih~2h,然后超聲振蕩30min~40min,抽濾,用蒸懼水洗漆至pH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。 取Ig~3g酸改性凹凸棒土,加入200mL~250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液,室溫攪拌2h~3h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土 ； (2)制備復合水凝膠。稱取一定量N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol / L~3mol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為5:1~15:1 ;向混合溶液中加入0.04mol / L~ 0.12mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.005mol /L~0.015mol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65~75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應12~24小時，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺復合凝膠； (3)水凝膠后處理。將所得的復合水凝膠用蒸餾水浸泡3~5天，以除去未反應的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復合水凝膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種吸附重金屬離子的溫敏水凝膠的制備方法，包括如下步驟:(I)凹凸棒土的預處理。稱取IOg~20g粒徑300目~1000目的凹凸棒土,用IL蒸懼水洗滌，待沉淀后取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin，然后取其上層清液，如此反復洗滌上層清液3~5次后，最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土 ； 配置濃度為0.5mol / L~3mol / L的鹽酸溶液，取IOg~20g純化凹凸棒土與150mL~200mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后，將混合物加熱到70°C~80°C，攪拌Ih~2h,然后超聲振蕩30min~40min,抽濾,用蒸懼水洗漆至pH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。 取Ig~3g酸改性凹凸棒土,加入200mL~250mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液,室溫攪拌2h~3h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土 ； (2)制備復合水凝膠。稱取一定量N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在lmol / L~3mol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土，控制凹凸棒土與NIPAAm的質(zhì)量比為5:1~15:1 ;向混合溶液中加入0.04mol / L~·0.12mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加入0.005mol /L~0.015mol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入65~75°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應12~24小時，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺復合凝膠； (3)水凝膠后處理。將所得的復合水凝膠用蒸餾水浸泡3~5天，以除去未反應的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復合水凝膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種吸附重金屬離子的溫敏水凝膠的制備方法，包括如下步驟: (1)凹凸棒土的預處理。稱取20g粒徑300目的凹凸棒土，用IL蒸餾水洗滌，沉淀取其上層清液，500rpm離心Imin后取其上層清液，上層清液中加少量蒸餾水混合均勻后繼續(xù)500rpm離心lmin，然后取其上層清液，如此反復洗滌上層清液5次后，最后用4000rpm進行離心分離，取其沉淀，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得純化凹凸棒土。 配置濃度為3mol / L的鹽酸溶液，取IOg純化凹凸棒土與150mL鹽酸溶液加入到小燒杯中攪拌混合，5min后,將混合物加熱到80°C,攪拌2h,然后超聲振蕩30min,抽濾,用蒸懼水洗滌至PH約為6左右，90°C下真空干燥24h，研磨后按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得酸改性凹凸棒土。 取Ig酸改性凹凸棒土，加入200mL濃度2000mg/L的單寧酸溶液，室溫攪拌3h后乙醇洗至上清液與FeCl3溶液無顯·色反應，離心分離，干燥研磨，按粒徑大小選擇對應目數(shù)的篩子過篩，得到單寧酸改性凹凸棒土。 (2)制備復合水凝膠。稱取一定量NIPAAm用20ml蒸餾水溶解配成溶液，使溶液濃度控制在1.5mol / L ;向溶液中加入一定量的單寧酸改性凹凸棒土,控制凹凸棒土與NIPAAn!的質(zhì)量比為10:1。向混合溶液中加入0.05mol / L的MBAA作交聯(lián)劑，溶解攪拌均勻后通氮氣20分鐘以上，再加0.01Omol / L的過硫酸銨作引發(fā)劑，攪拌溶解，繼續(xù)通氮氣30分鐘以上后，將溶液倒入模具中，將模具放入70°C恒溫環(huán)境中，使其凝膠反應24小時，即得溫敏聚N-異丙基丙烯酰胺復合水凝膠。 (3)水凝膠后處理。將所得的復合水凝膠用蒸餾水浸泡4天，以除去未反應的小分子單體，即得本發(fā)明所述的復合水凝膠。
【文檔編號】C02F1/62GK103524671SQ201310485550
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】何曉春, 趙義平, 劉健, 張桂芳 申請人:滁州友林科技發(fā)展有限公司