一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术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，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。制备方法包括：将八羧基金属酞菁衍生物‑凹凸棒土纳米粒子分散在溶剂中，得到混合液；将甲基丙烯酸2‑(2‑甲氧基乙氧基)乙酯，甲基丙烯酸寡(乙二醇)酯和丙烯酸混合，搅拌，通入氮气，然后加入上述混合液，搅拌至溶液分散均匀，然后加入引发剂，自由基聚合，得到用于染料污水处理的水凝胶吸附剂。本发明专利技术的水凝胶吸附剂不仅对染料具有明显的吸附作用，而且还可以通过光催化对吸附的染料分子进行降解，实现水凝胶的再生，使其可循环利用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂及其制备方法
本专利技术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。
技术介绍
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[AymanM.Atta,HamadA.Al-Lohedan,Z.A.ALOthman,AhmedA.Abdel-Khalek,AhmedM.Tawfeek,Characterizationofreactiveamphiphilicmontmorillonitenanogelsanditsapplicationforremovaloftoxiccationicdyeandheavymetalswaterpollutants,JournalofIndustrialandEngineeringChemistry31(2015)374-384；YanxiongPan,ZhiLiu,WeicaiWang,ChaoPeng,KaiShiandXianglingJi,Highlyefficientmacroporousadsorbentsfortoxicmetalionsinwatersystemsbasedonpolyvinylalcohol–formaldehydesponges,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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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)。本专利技术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：(1)将八羧基金属酞菁衍生物-凹凸棒土纳米粒子分散在溶剂中，得到混合液；(2)将甲基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯MEO2MA，甲基丙烯酸寡(乙二醇)酯OEGMA和丙烯酸AAc混合，搅拌，通入氮气，然后加入步骤(1)的混合液，搅拌至溶液分散均匀，保持氮气气氛下，加入引发剂，自由基聚合，得到用于染料污水处理的水凝胶吸附剂。所述步骤(1)中溶剂为乙醇。所述步骤(1)中混合液中八羧基金属酞菁衍生物-凹凸棒土纳米粒子的浓度为5mmol～15mmol/L。所述八羧基金属酞菁-凹凸棒土纳米粒子的制备方法为：将经酸活化的凹凸棒土(AT)与八羧基金属酞菁衍生物混合，通过超声搅拌方法，制得八羧基金属酞菁衍生物-凹凸棒土纳米粒子。所述步骤(2)中MEO2MA，OEGMA和AAc的摩尔比为9:1:15～3:7:8。所述步骤(2)中混合液中八羧基金属酞菁衍生物-凹凸棒土纳米粒子与MEO2MA，OEGMA和AAc的总量的摩尔比是1:99-15:85。所述步骤(2)中引发剂为浓度为1wt％的过硫酸钾K2S2O8溶液和1wt％的亚硫酸氢钠NaHSO3溶液，引发剂的摩尔和与全部单体的摩尔和之比1:98-1:90。所述过硫酸钾K2S2O8溶液和亚硫酸氢钠NaHSO3溶液的用量为各2ml。所述步骤(2)中自由基聚合的条件为：60～70℃下，氮气氛围中反应5～6h。所述自由基聚合反应采用氧化-还原引发体系。本专利技术中八羧基金属酞菁衍生物在与水凝胶网络复合前，需先负载在凹凸棒土上，形成八羧基金属酞菁衍生物-凹凸棒土纳米粒子，防止酞菁分子平面大环化合物的聚集，同时通过凹凸棒土使其在凝胶网络中能达到均匀分布，不产生相分离。本专利技术提出在凝胶网络中引入八羧基金属酞菁衍生物-凹凸棒土，形成纳米复合光敏水凝胶，赋予凝胶光敏性。在达到饱和吸附后，通过光降解达到对染料分子的降解处理，使水凝胶吸附剂可以再生重复利用，并且消除二次污染。此外，八羧基金属酞菁衍生物-凹凸棒土的光催化效率受到其本身较差吸附性能的制约，因而通过水凝胶体系的引入，将极大的改善其吸附性能，进一步提高光催化效率。有益效果本专利技术所述的纳米复合光敏水凝胶吸附剂制备方法简单、成本低廉、对有机染料的脱色效率高，可用于工业化染料废水的处理。此外这种光敏水凝胶可以通过简单的光催化过程达到再生处理，循环使用，解决传统吸附剂达到饱和吸附后无法循环使用的问题，避免二次污染，可应用于连续化的污水处理过程。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1PMOA/AT-FeOCAP纳米复合水凝胶是通过原位自由基聚合合成的。首先，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂，其特征在于，所述八羧基金属酞菁衍生物为八羧基酞菁铁FeOCAP、八羧基酞菁铜CuOCAP、八羧基酞菁锌ZnOCAP或八羧基酞菁镁MgOCAP。3.根据权利要求1所述的一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂，其特征在于，所述聚乙二醇基高分子为PMOA。4.一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂的制备方法，包括：(1)将八羧基金属酞菁衍生物-凹凸棒土纳米粒子分散在溶剂中，得到混合液；(2)将甲基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯MEO2MA，甲基丙烯酸寡(乙二醇)酯OEGMA和丙烯酸AAc混合，搅拌，通入氮气，然后加入步骤(1)的混合液，搅拌至溶液分散均匀，保持氮气气氛下，加入引发剂，自由基聚合，得到用于染料污水处理的水凝胶吸附剂。5.根据权利要求4所述的一种用于染料污水处理的水凝胶吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中溶剂为乙醇。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大俊，袁智成，兰野，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31