[发明专利]一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理剂及其制备领域，特别涉及一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂及其制备方法。

背景技术

有机大分子染料具有很强的着色性，可以在纤维、皮革、塑料等基体材料上进行染色，因而广泛应用于现代工业领域。但其在制备和使用过程中会产生大量难以生物降解的有机污染物。并且，绝大多数的染料废水具有高残留、致畸、致癌、致突变等副作用，在全球范围内导致了严重的染料污水污染问题。因此，如何对染料废水进行有效的科学化处理，一直受到研究者的关注，其研究具有重要的社会效益。目前，污水处理的方法主要有物理法，化学法和生物法。物理方法相对简单，主要以吸附以及离心渗透等方法为主，但在某些场合并不适用，而且容易造成二次污染问题。化学方法则是通过加入絮凝剂、采用氧化还原、离子交换等方法，处理效果较好，但出水水质难以达标。生物法常用的是活性污泥法和生物膜法，有机物去除率高，但是操作复杂，难于管理。因此，传统的物理吸附方法以其简单可靠依然受到广泛关注和使用。

水凝胶是一种经过适当物理或者化学交联而形成的具有三维空间网络结构的新型高分子材料之一，它不能在水中溶解，但能在水中溶胀，吸收大量的水分,有很强的蓄水能力,并具有良好的生物相容性和稳定的化学物理性质。正是这种特性使水凝胶在实际应用中存在可行性，在药物控制释放、生物工程、催化反应方面都有的一定应用。由于这种优异的溶胀吸水性能，众多研究开始提出使其作为一种吸附剂运用到污水处理领域。如申请号201510014067.5，201410730897.3等专利。但是，越来越多的实际使用却也突显了水凝胶吸附剂与传统的吸附材料一样存在饱和吸附这一问题，当达到饱和吸附后必须进行替换才能继续吸附污染物。因此，限制了其进一步的发展与推广使用。

为了解决这一问题，近年来的研究主要是采用脱附方法[Ayman M.Atta,Hamad A.Al-Lohedan,Z.A.ALOthman,Ahmed A.Abdel-Khalek,Ahmed M.Tawfeek,Characterization of reactive amphiphilic montmorillonite nanogels and its application for removal of toxic cationic dye and heavy metals water pollutants,Journal of Industrial and Engineering Chemistry 31(2015)374-384；Yanxiong Pan,Zhi Liu,Weicai Wang,Chao Peng,Kai Shi and Xiangling Ji,Highly efficient macroporous adsorbents for toxic metal ions in water systems based on polyvinyl alcohol–formaldehyde sponges,J.Mater.Chem.A,2016,4,2537-2549]，使水凝胶所吸附的染料分子从凝胶网络中脱附出来，从而使水凝胶再生，重新应用于染料废水吸附处理。但是，这一方法同样存在一个弊端，即脱附完成后，只是将染料分子从原本吸附的凝胶网络中转移到另一溶剂中，在脱附溶液中仍然存在着染料废水污染，无法达到完全降解处理，产生二次污染的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂及其制备方法，该方法通过原位聚合，合成含八羧基金属酞菁-凹凸棒土/聚乙二醇基纳米复合光敏水凝胶，使其既具有水凝胶优异的溶胀吸附性能，同时还解决了传统水凝胶剂饱和吸附后无法再生处理的问题。此外，通过水凝胶载体的引入，提高了八羧基金属酞菁-凹凸棒土的吸附性能，改善其催化效率。

本发明的一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂，所述吸附剂的结构为：八羧基金属酞菁衍生物-凹凸棒土纳米复合材料均匀分布在聚乙二醇基高分子凝胶网络中。

所述八羧基金属酞菁衍生物为八羧基酞菁铁、八羧基酞菁铜、八羧基酞菁锌或八羧基酞菁镁。

所述聚乙二醇基高分子为PMOA；其中PMOA为以MEO₂MA和OEGMA作为温敏性单体，丙烯酸(AAc)作为pH敏感性单体，采用自由基聚合制备得到的P(MEO₂MA-co-OEGMA-co-AAc)(简称:PMOA)。

本发明的一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂的制备方法，包括：