[发明专利]复合水凝胶及制备方法

说明书

本发明实施例发明了一种复合水凝胶及制备方法，包括以下组分：海藻酸盐18％～36％、磷酸氢盐5％～14％、氧化铝1％～3％、凹凸棒土24％～58％和硝酸钙11％～24％。本发明实施例通过采用海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土和硝酸钙构成复合水凝胶，在海藻酸盐和硝酸钙交联的同时，利用磷酸氢盐和硝酸钙反应生成羟磷酸钙和磷酸钙的矿物粒子，均匀分布在海藻酸盐和硝酸钙交联形成的网状结构内，结构牢固可靠，增加了水凝胶的机械强度和力学稳定性；另外，同时加入氧化铝和凹凸棒土与海藻酸盐和硝酸钙的聚合物体系相结合，构成的水凝胶的微球，利用氧化铝表面官能团、凹凸棒土层状晶体结构和多孔特性提高复合水凝胶的吸附能力。

技术领域

本发明实施例涉及污水处理技术领域，尤其是一种复合水凝胶及制备方法。

背景技术

有机染料广泛应用于染色、印刷和纺织工业，近年来发展中国家快速增长的纺织工业造成大量染料废水未经有效处理直接进入到自然水体，对水生动植物的健康和公共安全造成危害。亚甲基蓝是印染行业中最常使用的一种阳离子有机染料，也是印染废水中的一种主要污染物。当含有亚甲基蓝的废水接触到眼睛后，可导致眼睑刺激性发炎并伴有强烈灼烧感。亚甲基蓝急性暴露可对人体造成眩晕、呕吐、休克甚至瘫痪等严重生命威胁。

向印染废水中投加高效吸附剂，是印染废水脱色处理中一种最常见的技术手段，具有操作简单、成本低廉、效率高等优点。水凝胶是通过向具有网状结构的高分子聚合物中引入交联剂形成的三维高分子交联聚合物，在水溶液里可发生吸水溶胀，对有机染料有很好的吸附容量，是一种重要的吸附材料。水凝胶依其原料来源不同，可分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶。天然高分子凝胶多以海藻酸盐为原料，吸附容量大，潜在毒性小，但机械强度差；化学合成凝胶结构稳定性，但生物毒性大，制备工艺要求，产品废弃后会对环境产生较大的负面影响。

已有的工艺提供了聚乙烯醇-壳聚糖改性法、固定氧化石墨烯法等方法提高海藻酸钠微球强度，但吸附容量显著下降。另外，采用戊二醛-酸凝聚改性法和锂蒙脱石包埋法可提高改性后的海藻酸钠凝胶吸附量，但制备工艺复杂，原料昂贵、毒性大，不利用规模化生产和工业化应用，因此，急需开发一种机械强度高且高吸附能力，对环境安全无毒的凝胶。

发明内容

提供该发明内容部分以便以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。该发明内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

为解决上述技术问题，本发明第一方面，提供一种复合水凝胶，包括以下组分：海藻酸盐18％～36％、磷酸氢盐5％～14％、氧化铝1％～3％、凹凸棒土24％～58％和硝酸钙11％～24％。

可选地，所述复合水凝胶为内部具有纳米级孔穴通道的网状结构。

可选地，所述海藻酸盐包括海藻酸钠、海藻酸钾和海藻酸镁中的至少一种。

可选地，所述磷酸氢盐包括磷酸氢钠、磷酸氢钾和磷酸氢镁中的至少一种。

为解决上述技术问题，本发明第二方面，还提供一种复合水凝胶的制备方法，包括如下述步骤：

配置海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液；

将所述海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液混合搅拌得到混合液A；

将预设质量的氧化铝加入至所述混合液A中并持续搅拌得到混合液B；

将预设质量且预先烘干的凹凸棒土加入至所述混合液B中得到混合液C；

在搅拌状态下将所述混合液C加入至预先配置好的硝酸钙溶液中，形成包括复合水凝胶的混合物，其中，在所述混合物中所述海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土和硝酸钙的组分分别为：18％～36％、5％～14％、1％～3％、24％～58％和11％～24％。