專利名稱：一種改性水凝膠的制備方法及其在重金屬廢水處理中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于吸附材料技術領域，涉及吸附材料的制備及其對重金屬的吸附性能，具體的說是一種制備新型改性聚合物水凝膠及其吸附重金屬離子的應用。
背景技術：
重金屬可以通過水體積累等方式對水環(huán)境及整個生態(tài)系統(tǒng)產生危害，并可通過直接接觸或經食物鏈危及人類的身體健康。近年來，重金屬污染問題日趨嚴重，如廣西的鎘污染事件、江蘇血鉛事件和陜西鉛中毒事件等，因此對水體重金屬的去除十分重要。吸附法工藝由于其具有成本低廉、方法簡便易行，并且無二次污染的特點，在重金屬吸附處理中越來越受到重視。目前，常用的吸附劑主要有活性炭、沸石、離子樹脂和螯合樹脂等，公開號為CN101225176的專利公開了一種咪唑基修飾復合功能超高交聯(lián)吸附樹脂及其制備方法，公 開號為CN1772386的專利公開了一種8-羥基喹啉型螯合樹脂的制備方法及其在重金屬吸附方面的應用。聚合物水凝膠是一種經適度交聯(lián)而具有三維網絡結構的高分子材料，因其獨特的吸水、保水及仿生特性，水凝膠被廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)藥和生物工程材料等領域。近年來，水凝膠作為一種吸附材料，在環(huán)境水處理領域受到愈來愈多的重視。專利申請?zhí)枮镃N95194243的專利公開了一種吸附重金屬的含水凝膠的制備方法，謝建軍等(功能高分子學報，2008年，丙烯酸系高吸水樹脂反相懸浮聚合法制備及其吸附性)報道了采用反相懸浮聚合法制備聚(丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)水凝膠，并研究了其對Cu2+、Cr3+的吸附性能。鄭易安等(環(huán)境工程學報，2009年，聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/膨潤土/腐植酸鈉三維網絡凝膠吸附劑對Cd2+吸附性能研究)制備了一種聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/膨潤土 /腐植酸鈉三維網絡凝膠吸附劑并考察了吸附劑對Cd2+的吸附性能。Gaofeng Pan等(Journal ofthe Chinese Institute of Chemical Engineers, 2008年，Application of hydrogel forthe removal of pollutant phenol in water)采用N-異丙基丙烯酰胺和磷酸三丁酯制備出混合水凝膠，并研究其對苯酹的吸附效果。Nursel Pekel等(Polymer Bulletin, 2004年，Separation of heavy metal ions by complexation on poly (N-vinyl imidazole)hydrogels)利用輻射法制備了一種聚乙烯基咪唑水凝膠吸附劑并考察了對Cu2+、Co2+、Cd2+和 Pb2+的吸附性能。Selva Cavus 等(Industrial and Engineering Chemistry Research,2009 年，Noncompetitive Removal of Heavy Metal Ions from Aqueous Solutions by Poly [2- (acrylamido)-2-methyl-l-propanesulfonic acid-co-itaconic acid]Hydrogel)研究了聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/衣康酸)水凝膠對Cu2+、Co2+、Cd2+和Pb2+的吸附行為和機理。研究發(fā)現(xiàn)，對吸附劑進行多胺化合物的改性可大大提高原吸附劑對重金屬的吸附能力。湯紅仙等(材料導報研究篇，2009年，多胺型螯合樹脂的制備及吸附性能研究)以丙烯酸和苯乙烯為共聚單體，引入多胺基團，合成了一系列多胺型螯合樹脂，并研究了螯合樹脂對鎮(zhèn)離子的吸附性能。Hasine Kasg0z等(Polymer, 2003 年,Modified polyacrylamidehydrogels and their application in removal of heavy metal ions)米用多胺化合物對聚丙烯酰胺水凝膠進行改性處理，并研究了改性后水凝膠對Cu (II)，Cd (II)和Pb (II)的去除能力。常見的水凝膠制備方法主要有物理法和化學法。物理法主要是指采用輻射法制備，主要輻射源有6tlCo-Y、電子束等；化學法主要包括乳液法、反向乳液法、反向懸浮法和分散聚合法等。但是化學法因操作過程中需添加引發(fā)劑、交聯(lián)劑，易引入雜質，輻射法操作過程中無需添加其他物質，方法較為清潔。而采用輻射法結合改性技術既可以制備純凈的聚合物水凝膠又可以在改性時導入高效吸附重金屬離子的有效基團。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出一種應用輻射技術制備新型聚合物水凝膠，并采用三乙烯四胺(TETA)對制得的水凝膠進行胺化改性，制得新型改性水凝膠的方法。該改性水凝膠是一種具有多孔結構的大孔材料，可吸附重金屬離子(Cd2+和Pb2+)，制備方法簡單，易于操作。并且產物 具有一定的機械強度，可以多次重復利用。本發(fā)明技術方案是，首先制備聚合物水凝膠，再對聚合物水凝膠進行改性，其特征是制備方法包括以下步驟( I)聚合物水凝膠的制備步驟如下I)將丙烯酸輕乙酯Hydroxyethyl methacrylate (HEA)、乙烯基甲酰胺N-Vinylformamide (NVF)和去離子水混合均勻；乙烯基甲酰胺+丙烯酸羥乙酯與去離子水的體積比為1:4 2:3，乙烯基甲酰胺與丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:9、1 ;2)混合后經過10_30min超聲波處理；3)向混合物中充入惰性氣體(例如氮氣、氬氣或氦氣)，以保證無氧狀態(tài)；在-63 _95°C溫度內，采用高能射線輻射(輻照)聚合形成水凝膠。所述高能射線優(yōu)選為Y射線或電子束，電子束由加速器產生、能量在MEV以上，Y射線優(yōu)選為6tlCo-Y射線或137Cs- Y射線，其輻射劑量優(yōu)選為I X IO3 I X IO6Gy ；(2)改性聚合物水凝膠的制備步驟如下I)將制備好的聚合物水凝膠切成小塊，洗滌多次后在45±5°C下烘干；2)烘干后水凝膠與5g/L的三乙烯四胺溶液以一定比例，在25 80°C溫度條件下改性處理，制得新型改性聚合物水凝膠。制得的聚合物水凝膠與改性劑三乙烯四胺的比例(g/mL)為1:100-400 ;改性溫度為25 0C 80。。;改性時間為4h-6h。所述的改性水凝膠在不同金屬離子初始濃度下對重金屬離子的吸附應用將制備好的聚合物水凝膠P(HEA/NVF)切成0. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在容器中；將切成小塊的聚合物水凝膠用去離子水多次洗滌；將洗滌后的水凝膠在45°C下烘干。本發(fā)明的有益效果是，制備的新型聚合物水凝膠，以三乙烯四胺(TETA)對制得的水凝膠進行胺化改性；該改性水凝膠是一種具有多孔結構的大孔材料，可吸附尤其是對人體危害較重的重金屬離子(Cd2+和Pb2+)的效果好，Pb2+和Cd2+金屬離子的吸附量分別為0. 3mmol/g或更高,而使吸附后的水體的殘留量大大降低(使用改性水凝膠的量占水體10%時可使水體的重金屬含量達標)，本發(fā)明的制備方法簡單，易于操作。并且產物具有一定的機械強度，多次重復十次以上。


圖I為聚合物水凝膠的掃描電鏡圖；圖2為改性水凝膠與聚合物水凝膠的紅外對比譜圖；圖3為改性前后水凝膠對lmmol/L的Pb2+、Cd2+溶液的吸附量對比圖； 圖4為改性水凝膠對不同初始濃度的Pb2+溶液的吸附量圖；圖5為改性水凝膠對不同初始濃度的Cd2+溶液的吸附量圖。
具體實施方式
聚合物水凝膠的改性方法，其主要步驟如下(I)將丙烯酸輕乙酯Hydroxyethyl methacrylate (HEA)、乙烯基甲酰胺N-Vinylformamide (NVF)和去離子水混合均勻；乙烯基甲酰胺+丙烯酸羥乙酯與去離子水的體積比為I :4 2 :3，乙烯基甲酰胺與丙烯酸羥乙酯的摩爾比為I :9 9 :1 ;(2)混合后經過10_30min超聲波處理；(3)向混合物中充入惰性氣體(例如氮氣、氬氣或氦氣)，以保證無氧狀態(tài)；在-63 -95°C溫度內，采用高能射線輻照聚合形成水凝膠。所述高能射線優(yōu)選為Y射線或電子束，Y射線優(yōu)選為6tlCo-Y射線或137Cs-Y射線，其輻射劑量優(yōu)選為I X l(Tl X106Gy。(4)在250ml三角燒瓶中，加入烘干的p (HEA/NVF，簡稱p (H/V，下同)凝膠和5g/L的三乙烯四胺 Triethylenetetramine (TETA)溶液,兩者比例(g/mL)分別為(1:100、1:150、1:200、1:300 和 1:400)；(5)在25°C 80°C下攪拌反應4h或6h。(6)反應結束后，過濾得改性后凝膠P (HEA/NVF) -TETA (簡稱p (H/V) _T，下同)，并用去離子水洗滌數次去除表面雜質，在45°C下烘干備用。本發(fā)明通過實施例進行進一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。實施例I :I.稱取一定體積乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去離子水中，充分溶解后作為組分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體(HEA)，混合均勻，作為組分B ;去離子水作為組分C，按(A+B):C為3:7 (ml/ml)進行混合，其中A:B為3:7(mol/mol)。再進行超聲處理IOmin。2.充氮氣后，在_78°C的溫度下，控制輻射劑量范圍在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射線(6tlCo- Y射線)輻照聚合形成聚合物水凝膠。3.將輻射后的水凝膠切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在三角瓶中，經去離子水
多次洗滌后，置于45°C下烘干。4.對產物使用掃描電子顯微鏡(SEM)進行水凝膠表面形貌分析，詳情見圖I所示。圖Ι-a和Ι-b分別顯示了 200倍和1500倍下p(HEA/NVF)的SEM照片。由圖l_a可以看出，p(HEA/NVF)具有多孔結構，表面分布著各種大小的孔道。根據圖l_b中的標尺可以計算出水凝膠P (HEA/NVF)的孔徑區(qū)間分布在8 μ πΓ30 μ m之間。
上述方案制得的聚合物水凝膠與改性劑三乙烯四胺的比例(g/mL)分別為1:100、1:150、1:200、1:300及1:400 ;改性溫度分別為25V 80。。;改性時間分別為4h及6h。得到的產物無顯著區(qū)別。實施例2 I.稱取一定體積乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去離子水中，充分溶解后作為組分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體(HEA)，混合均勻，作為組分B ;去離子水作為組分C，按(A+B):C為1:4 (ml/ml)進行混合，其中A:B為9:l(mol/mol)。再進行超聲處理IOmin。2.充氮氣后，在_78°C的溫度下，控制輻射劑量范圍在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射線(6tlCo- Y射線)輻照聚合形成聚合物水凝膠。3.將輻射后的水凝膠切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在三角瓶中，經去離子水 多次洗滌后，置于45°C下烘干。4.稱取Ig水凝膠干燥后的產物，加入200ml、5g/L的TETA溶液，在25°C下攪拌反應6h，反應結束后，過濾得改性后凝膠P (H/V) -T,并用去離子水洗滌數次去除表面雜質，在45 °C下烘干備用。5.對改性前后水凝膠進行紅外光譜分析，詳情如圖2所示。從p(HEA/NVF)水凝膠的紅外譜圖可以看出，譜圖中3363. 3CHT1主要對應于水凝膠中HEA上的-OH振動峰以及NVF中N-H振動峰，是HEA的特征峰區(qū)；1727. 9cm_1處代表著HEA和NVF單體中的-C=O鍵伸縮振動峰；1662. 4CHT1處和1538. 9cm_1處分別代表的是NVF中-NH-CO-和N-H的伸縮振動峰，是NVF的特征峰區(qū)；因此，丙烯酸羥乙酯(HEA)和乙烯基甲酰胺(NVF)已成功聚合成一新型共聚水凝膠。對比P (HEA/NVF)譜圖，改性后水凝膠P (H/V) -T的紅外譜圖中3344CHT1處對應的鍵能明顯減弱，說明改性后凝膠中羥基減少；1538. 9CHT1處的N-H峰移至1577. 5cm^處，代表著TETA中-NH2振動峰的存在；1727. 9cm^處-C=O鍵伸縮振動峰強度減小，說明p (H/V)-T中的-C=O鍵含量降低，其原因可能是-C=O鍵與改性劑TETA中的-NH2發(fā)生了還原反應。因此對比譜圖可知，TETA基團已成功地被接入P (HEA/NVF)凝膠中。實施例3 I.稱取一定體積乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去離子水中，充分溶解后作為組分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體(HEA)，混合均勻，作為組分B ;去離子水作為組分C，按(A+B):C為2:3 (ml/ml)進行混合，其中A:B為3:7(mol/mol)。再進行超聲處理IOmin。2.充氮氣后，在_63°C的溫度下，控制輻射劑量范圍在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射線(6tlCo- Y射線)輻照聚合形成聚合物水凝膠。3.將福射后的水凝膠切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在三角瓶中，經去離子水
多次洗滌后，置于45°C下烘干。4.稱取Ig水凝膠干燥后的產物，加入200ml、5g/L的TETA溶液，在35°C下攪拌反應4h，反應結束后，過濾得改性后凝膠P (H/V) -T,并用去離子水洗滌數次去除表面雜質，在45 °C下烘干備用。5.分別稱取改性前后水凝膠干燥后的產物各O. lg，置于IOOml三角瓶中，分別加入50ml、lmmol/L的Pb2+、Cd2+單一溶液，將三角瓶置于恒溫振蕩器中25°C下進行恒溫吸附，24h充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測量方法為稀釋后使用原子吸收法。如圖3所示，改性前P (HEA/NVF)水凝膠對Pb2+和Cd2+的吸附量分別為0. 030mmol/g和O. 020mmol/g ;改性后p (H/V) -T水凝膠對Pb2+和Cd2+的吸附量分別為O. 235mmol/g和O. 143mmol/g，對Pb2+的吸附量增加了 700%，對Cd2+的吸附量增加了 600%。實施例4 I.稱取一定體積乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去離子水中，充分溶解后作為組分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體(HEA)，混合均勻，作為組分B ;去離子水作為組分C，按(A+B):C為3:7 (ml/ml)進行混合，其中A:B為l:l(mol/mol)。再進行超聲處理IOmin。2.充氬氣后，在_63°C的溫度下，控制輻射劑量范圍在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射線(6tlCo- Y射線)輻照聚合形成聚合物水凝膠。3.將福射后的水凝膠切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在三角瓶中，經去離子水 多次洗滌后，置于45°C下烘干。4.分別稱取Ig水凝膠干燥后的產物，分別加入200ml、5g/L的TETA溶液，在45°C下攪拌反應6h，反應結束后，過濾得改性后凝膠，并用去離子水洗滌數次去除表面雜質，在45°C下烘干備用。5.稱取O. Ig改性后干燥水凝膠兩份，分別置于IOOml三角瓶中，然后分別加入50mlUmmol/L的Pb2+或Cd2+溶液，將三角瓶置于恒溫振蕩器中25°C下進行恒溫吸附，24h充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測量方法為稀釋后使用原子吸收法。經測定，該改性水凝膠產物對Pb2+和Cd2+金屬離子的吸附量分別為O.124mmo1/g和 O. 058mmol/g。實施例5 I.稱取一定體積乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去離子水中，充分溶解后作為組分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體(HEA)，混合均勻，作為組分B ;去離子水作為組分C，按(A+B) :C為1:4 (ml/ml)進行混合，其中A:B為l:9(mol/mol)。再進行超聲處理IOmin。2.充氮氣后，在_78°C的溫度下，控制輻射劑量范圍在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射線(137Cs- Y射線)輻照聚合形成聚合物水凝膠。3.將福射后的水凝膠切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在三角瓶中，經去離子水
多次洗滌后，置于45°C下烘干。4.分別稱取Ig水凝膠干燥后的產物，分別加入200ml、5g/L的TETA溶液，然后在60°C下攪拌反應6h，反應結束后，過濾得改性后凝膠P (H/V) -T,并用去離子水洗滌數次去除表面雜質，在45 °C下烘干備用。5.稱取O. Ig改性后干燥水凝膠兩份，分別置于IOOml三角瓶中，然后分別加入50mlUmmol/L的Pb2+或Cd2+溶液，將三角瓶置于恒溫振蕩器中25°C下進行恒溫吸附，24h充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測量方法為稀釋后使用原子吸收法。經測定，該改性水凝膠產物對Pb2+和Cd2+金屬離子的吸附量分別為O.133mmol/g和 O. 104mmol/g。實施例6:
I.稱取一定體積乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去離子水中，充分溶解后作為組分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體(HEA)，混合均勻，作為組分B ;去離子水作為組分C，按(A+B):C為2:3 (ml/ml)進行混合，其中A:B為3:7(mol/mol)。再進行超聲處理IOmin。2.充氮氣后，在_78°C的溫度下，控制輻射劑量范圍在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射線(137Cs- Y射線)輻照聚合形成聚合物水凝膠。3.將福射后的水凝膠切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在三角瓶中，經去離子水
多次洗滌后，置于45°C下烘干。4.分別稱取Ig水凝膠干燥后的產物，分別加入100ml、5g/L的TETA溶液，在75°C下攪拌反應4h，反應結束后，過濾得改性后凝膠P (H/V) -T,并用去離子水洗滌數次去除表面雜質，在45 °C下烘干備用。
5.稱取O. Ig改性后干燥水凝膠兩份，分別置于IOOml三角瓶中，然后分別加入50mlUmmol/L的Pb2+或Cd2+溶液，將三角瓶置于恒溫振蕩器中25°C下進行恒溫吸附，24h充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測量方法為稀釋后使用原子吸收法。經測定，該改性水凝膠產物對Pb2+和Cd2+金屬離子的吸附量分別為O.360mmol/g和 O. 178mmol/g。實施例7 I.稱取一定體積乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去離子水中，充分溶解后作為組分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體(HEA)，混合均勻，作為組分B ;去離子水作為組分C，按(A+B) :C為1:4 (ml/ml)進行混合，其中A:B為3:7(mol/mol)。再進行超聲處理IOmin。2.充氮氣后，在_95°C的溫度下，控制輻射劑量范圍在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射線(6tlCo- Y射線)輻照聚合形成聚合物水凝膠。3.將輻射后的水凝膠切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在三角瓶中，經去離子水
多次洗滌后，置于45°C下烘干。4.分別稱取Ig水凝膠干燥后的產物，分別加入300ml、5g/L的TETA溶液，在80°C下攪拌反應4h，反應結束后，過濾得改性后凝膠P (H/V) -T,并用去離子水洗滌數次去除表面雜質，在45 °C下烘干備用。5.稱取O. Ig改性后干燥水凝膠兩份，分別置于IOOml三角瓶中，然后分別加入50mlUmmol/L的Pb2+或Cd2+溶液，將三角瓶置于恒溫振蕩器中25°C下進行恒溫吸附，24h充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測量方法為稀釋后使用原子吸收法。經測定，該改性水凝膠產物對Pb2+和Cd2+金屬離子的吸附量分別為O.300mmol/g和 O. 156mmol/g。實施例8 I.稱取一定體積乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去離子水中，充分溶解后作為組分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體(HEA)，混合均勻，作為組分B ;去離子水作為組分C，按(A+B) :C為3:7 (ml/ml)進行混合，其中A:B為l:9(mol/mol)。再進行超聲處理IOmin。2.充氦氣后，在_63°C的溫度下，控制輻射劑量范圍在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射線(137Cs- Y射線)輻照聚合形成聚合物水凝膠。3.將福射后的水凝膠切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在三角瓶中，經去離子水
多次洗滌后，置于45°C下烘干。4.分別稱取Ig水凝膠干燥后的產物，分別加入500ml、5g/L的TETA溶液，在60°C下攪拌反應6h，反應結束后，過濾得改性后凝膠P (H/V) -T,并用去離子水洗滌數次去除表面雜質，在45 °C下烘干備用。5.稱取O. Ig改性后干燥水凝膠兩份，分別置于IOOml三角瓶中，然后分別加入50mlUmmol/L的Pb2+或Cd2+溶液，將三角瓶置于恒溫振蕩器中25°C下進行恒溫吸附，24h充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測量方法為稀釋后使用原子吸收法。經測定，該改性水凝膠產物對Pb2+和Cd2+金屬離子的吸附量分別為O.354mmol/g和 O. 156mmol/g。 實施例9 I.稱取一定體積乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去離子水中，充分溶解后作為組分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體(HEA)，混合均勻，作為組分B ;去離子水作為組分C，按(A+B):C為3:7 (ml/ml)進行混合，其中A:B為3:7(mol/mol)。再進行超聲處理IOmin。2.充氮氣后，在_78°C的溫度下，控制輻射劑量范圍在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射線(6tlCo- Y射線)輻照聚合形成聚合物水凝膠。3.將輻射后的水凝膠切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在三角瓶中，經去離子水
多次洗滌后，置于45°C下烘干。4.分別稱取Ig水凝膠干燥后的產物，分別加入200ml、5g/L的TETA溶液，在70°C下攪拌反應4h，反應結束后，過濾得改性后凝膠P (H/V) -T,并用去離子水洗滌數次去除表面雜質，在45 °C下烘干備用。5.稱取O. Ig改性后干燥水凝膠五份分別置于IOOml三角瓶中，然后分別加入50ml、不同初始濃度的Pb2+溶液(O. 2,0. 4,0. 6,0. 8,1. 0,1. 2mmol/L),將三角瓶置于恒溫振蕩器中25°C下進行恒溫吸附，24h充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測量方法為稀釋后使用原子吸收法。通過吸附前后離子的濃度差，可以計算出該產物對各個離子的吸附容量。經測定，該改性水凝膠對不同初始濃度的Pb2+溶液吸附量分別為0. 072mmol/g、0. 145mmol/g、0. 181 mmoI/g>0. 230mmol/g、0. 255mmol/g 和0. 287mmol/g0 具體見圖 4。實施例10 I.稱取一定體積乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去離子水中，充分溶解后作為組分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體(HEA)，混合均勻，作為組分B ;去離子水作為組分C，按(A+B):C為2:3 (ml/ml)進行混合，其中A:B為3:7(mol/mol)。再進行超聲處理IOmin。2.充氮氣后，在_78°C的溫度下，采用高能射線(電子加速器，能量在MEV以上)輻照聚合形成聚合物水凝膠。3.將輻射后的水凝膠切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小塊放在三角瓶中，經去離子水
多次洗滌后，置于45°C下烘干。
4.分別稱取Ig水凝膠干燥后的產物，分別加入200ml、5g/L的TETA溶液，在55°C下攪拌反應4h，反應結束后，過濾得改性后凝膠P (H/V) -T,并用去離子水洗滌數次去除表面雜質，在45 °C下烘干備用。5.稱取O. Ig改性后干燥水凝膠五份分別置于IOOml三角瓶中，然后分別加入50ml、不同初始濃度的Cd2+溶液(O. 2,0. 4,0. 6,0. 8,1. 0,1. 2mmol/L),將三角瓶置于恒溫振蕩器中25°C下進行恒溫吸附，24h充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測量方法為稀釋后使用原子吸收法。通過吸附前后離子的濃度差，可以 計算出該產物對各個離子的吸附容量。經測定，該改性水凝膠對不同初始濃度的Pb2+溶液吸附量分別為0. 078mmol/g、0. 125mmol/g、0. 145mmol/g、0. 121mmol/g、0. 136mmol/g 和0. 181mmol/g0 具體見圖 5。
權利要求
1.一種改性聚合物水凝膠，其特征是制備方法包括以下步驟 (1)聚合物水凝膠的制備步驟如下 1)將丙烯酸輕乙酯Hydroxyethylmethacrylate (HEA)、乙烯基甲酰胺N-Vinylformamide (NVF)和去離子水混合均勻；乙烯基甲酰胺加丙烯酸羥乙酯與去離子水的體積比為1:4 2:3，乙烯基甲酰胺與丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:9、1 ; 2)混合后經過l(T30min超聲波處理； 3)向混合物中充入惰性氣體，以保證無氧狀態(tài)； 4)高能射線輻射，所述高能射線優(yōu)選為Y射線或電子束，電子束由加速器產生、能量在MEV以上，Y射線優(yōu)選為6tlCo-Y射線或137Cs-Y射線，輻射劑量優(yōu)選為I X IO3 IX IO6Gy,福射時間為IOh ;輻射時反應溫度為_63°C '95°C。
(2)改性聚合物水凝膠的制備步驟如下 1)將制備好的聚合物水凝膠切成小塊，洗滌多次后在45±5°C下烘干； 2)烘干后水凝膠與5g/L的三乙烯四胺溶液以一定比例，在25 80°C溫度條件下改性處理，制得改性聚合物水凝膠。
2.按權利要求I所述改性聚合物水凝膠的制備方法，其特征在于制得的聚合物水凝膠與改性劑三乙烯四胺的比例(g/mL)為1:100至400 ;改性溫度為25°C 80°C ;改性時間為4至6h。
3.如權利要求1-2之一所述的改性水凝膠在不同金屬離子初始濃度下對重金屬離子的吸附應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性聚合物水凝膠，制備方法如下將丙烯酸羥乙酯、乙烯基甲酰胺和去離子水混合均勻；乙烯基甲酰胺加丙烯酸羥乙酯與去離子水的體積比為1:4~2:3，乙烯基甲酰胺與丙烯酸羥乙酯的摩爾比為1:9~9:1；混合后經過10~30min超聲波處理；向混合物中充入惰性氣體，以保證無氧狀態(tài)；高能射線輻射聚合成水凝膠。(2)改性聚合物水凝膠的制備步驟如下烘干后水凝膠與5g/L的三乙烯四胺溶液以一定比例，在25~80℃溫度條件下改性處理，制得改性聚合物水凝膠。本發(fā)明中的改性水凝膠含有可以吸附重金屬的功能基團，對鉛、鎘等多種重金屬有良好的吸附性能，可用于處理重金屬輕度污染的水體。
文檔編號C08F226/02GK102850556SQ20121037511
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者李正魁, 吳寧梅, 華蓉, 趙琳, 周濤, 葉忠香, 劉丹丹 申請人:南京大學