[发明专利]一种用于吸附染料的纤维素水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种吸附染料用MOFs材料掺杂的纤维素基水凝胶及其制备方法。将纤维素基体与丙烯酸、丙烯酰胺单体混合后，加入引发剂过硫酸铵，同时加入MOFs粉末，而后在交联剂N，N‑亚甲基双丙烯酰胺的作用下交联成胶。本发明通过接枝共聚法，同时掺杂MOFs材料制备复合水凝胶。水凝胶的内部网络结构可以固定MOFs材料,利用MOFs材料的吸附性提高复合水凝胶的吸附性能。

技术领域

本发明涉及吸附材料及环保技术领域，具体涉及一种吸附染料用纤维素水凝胶及其制备方法。

背景技术

随着工业发展日益加快，环境污染问题日益严重，例如皮革、纺织、陶瓷、印染等行业，其中产生的废水含有有毒、致癌等有害物质，对水体、水中动植物产生不可逆的损害，并通过食物链最终富集到人类身上。现今，染料废水的污染以成为水污染的主要原因之一，染料废水污染的治理也以成为当前的研究热点，新型高效染料处理材料的开发迫在眉睫。

纤维素作为自然界中储量最丰富、分布最广的多糖，占植物界含碳量50％以上，其分子主链上含有大量的亲水性羟基，同时纤维素具有环境友好性、生物相容性、可再生性及可降解性等特点。纤维素水凝胶具有优良的吸附性，在水凝胶中加入其它具有吸附性的物质可以进一步增强它的吸附性能。MOFs材料作为一种具有大比表面积、多孔的骨架结构，具有优良的吸附性，可以作为掺杂材料，提升水凝胶的吸附性。

发明内容

本发明的目的在于设计并得到吸附性能优良的MOFs/纤维素复合水凝胶。本发明以纤维素为基体，丙烯酸、丙烯酰胺为单体，以过硫酸铵为引发剂，以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，掺杂MOFs材料，通过接枝共聚制备复合纤维素水凝胶。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于吸附染料的纤维素水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将纤维素粉分散于去离子水中，加入过硫酸铵搅拌至溶解，在100W-300W功率条件下，0-35℃温度条件下，超声处理10-40min，得到分散均匀的纤维素分散液；再加入适量的MOFs材料充分搅拌，在100W-200W功率条件下，0-35℃温度条件下超声3-20min，得溶液A；

(2)将氢氧化钠溶解于适量的去离子水中，搅拌至溶解，而后加入一定量的丙烯酸，在冰浴中搅拌适量时间，直至中和反应结束，得到溶液B，即为中和度为50％-75％的丙烯酸；

(3)将丙烯酰胺加入溶液A中，并搅拌溶解；再将溶液B加入溶液A中，继续搅拌，最后加入适量N,N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌均匀。

(4)将上述混合溶液在水浴条件下加热一定时间，即可得到MOFs/纤维素复合水凝胶。

所述溶液A中纤维素与去离子水质量比为1：20-28，过硫酸铵与纤维素的质量比为1：0.20-0.28。

所述溶液B中氢氧化钠与去离子水的质量比为1：8-12。

所添加的丙烯酰胺的质量与溶液B的体积比为1：5-10。

纤维素与所添加的丙烯酰胺的质量比为1：0.5-2.5。

纤维素与所添加的交联剂的质量比为1：0.01-0.05。

上述水凝胶主要用于吸附废水中的染料。

上述废水染料具体为亚甲基蓝。

与现有产品相比，本发明具有如下优点：

(1)采用此种配方制备水凝胶，成胶速度快，在交联温度为50-65℃条件下10-30min即可成胶，简单快捷。

(2)与现有产品相比，吸附性更大，吸附效率更强。

(3)农林废弃物作为纤维素的主要来源，其具有成本低、易降解、环境友好等优点。