一种锌基海藻酸钠复合水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于环境功能材料和水处理、环境修复技术领域，尤其涉及一种锌基海藻酸钠复合水凝胶及其制备方法和在吸附重金属中的应用。一种锌基海藻酸钠复合水凝胶，所述复合水凝胶是以硝酸锌水溶液与海藻酸钠复合水溶液混合搅拌并通过离子交联获得，所述硝酸锌水溶液中，硝酸锌质量浓度为1～5%，所述海藻酸钠复合水溶液中，海藻酸钠质量浓度为1～5%，蒙脱土质量浓度为0.5～2.5%。将含有蒙脱土的海藻酸钠溶液逐滴滴加于硝酸锌溶液中，并持续搅拌得到复合水凝胶。本发明专利技术的复合水凝胶对于重金属离子具有较好吸附去除能力，而且该复合水凝胶绿色环保，方便回收利用，不会对环境造成造成二次污染。污染。污染。

【技术实现步骤摘要】
一种锌基海藻酸钠复合水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环境功能材料和水处理、环境修复
，尤其涉及一种锌基海藻酸钠复合水凝胶及其制备方法和在吸附重金属中的应用。

技术介绍

[0002]重金属离子污染指的是土壤、水体或空气中含有超过一定浓度的重金属离子，对人类健康和环境产生极大的危害。重金属离子主要包括铅、汞、镉、铬等，它们广泛存在于工业废水、废弃物、农药、化肥等化学品中，通过工业生产、农业和人类活动进入环境。此外，重金属离子还可以通过生物链传递，进入食物链中的动植物体内，最终危害人类健康。
[0003]海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，是从海藻中提取得到的天然有机物，其具有易降解，环保，稳定性好等优点，不会对环境造成污染，可以耐受较高的温度和酸碱条件，具有很好的物理和化学稳定性，适用于广泛的应用领域。海藻酸钠具有优良的凝胶能力，可以在水中形成稳定的凝胶，能够增加流体的黏稠度和黏度，提高物料的稳定性和粘结能力。蒙脱土是一种具有广泛应用价值的天然粘土，因其具有优异的离子交换性能和吸附性能而备受关注。蒙脱土是一种具有层状结构的粘土矿物，其结构中含有大量的硅酸盐和氢氧化物等官能团，这些官能团可以与溶液中的离子进行交换。
[0004]公开号为CN115490879A的中国专利技术专利公开了一种EDTA修饰的UIO
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66(Zr)金属有机框架材料及其制备方法和应用，其公开了通过亲核取代反应将EDTA键合到材料表面获得UIO
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66
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EDTA的方法。该专利主要通过引入EDTA以显著提高材料对铜离子的吸附能力，修饰后的材料可用于水体中铜离子的选择性吸附去除，同时该吸附剂可以重复利用。但是该吸附剂由于其粒径较小，导致存在回收困难等问题，不适合大规模的应用。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的技术问题，本申请提供了一种锌基海藻酸钠复合水凝胶及其制备方法和应用，该复合水凝胶对于重金属离子具有较好吸附去除能力，而且该复合水凝胶绿色环保，方便回收利用，不会对环境造成造成二次污染。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种锌基海藻酸钠复合水凝胶，所述复合水凝胶是以硝酸锌水溶液与海藻酸钠复合水溶液混合搅拌并通过离子交联获得，所述硝酸锌水溶液中，硝酸锌质量浓度为1～5%，所述海藻酸钠复合水溶液中，海藻酸钠质量浓度为1～5%，蒙脱土质量浓度为0.5～2.5%。
[0007]优选的，所述海藻酸钠为可溶性海藻酸钠，数均分子量为15～30万。
[0008]一种锌基海藻酸钠复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：步骤（1）：将硝酸锌和海藻酸钠分别溶解于去离子水中，分别获得质量分数为1～5％的硝酸锌溶液和质量分数为1～5％的海藻酸钠水溶液；步骤（2）：将蒙脱土添加到海藻酸钠水溶液中并利用超声搅拌30min，得到含有蒙脱土质量分数为0.5～2.5％的海藻酸钠溶液；
步骤（3）：将含有蒙脱土的海藻酸钠溶液通过注射器逐滴滴加于硝酸锌溶液中，并持续搅拌24h，得到复合水凝胶；步骤（4）：用去离子水清洗得到的复合水凝胶3次，最后将得到的复合水凝胶储存于去离子水中备用。
[0009]优选的，所述步骤（1）至步骤（3）中的搅拌过程均采用磁力搅拌器进行搅拌。
[0010]优选的，所述步骤（3）中所使用的注射器体积为1～50mL。
[0011]一种锌基海藻酸钠复合水凝胶在吸附重金属离子中的应用。
[0012]优选的，所述重金属离子为汞、镉、铅中的一种或多种。
[0013]本专利技术的有益效果及工作原理： 1.本专利技术利用海藻酸钠和二价锌离子之间的离子交联作用，通过物理交联法制备得到具有较好机械性能的锌基海藻酸钠复合水凝胶吸附剂，同时该复合水凝胶吸附剂由于具有较大的体积，从而具有较好的可回收性能，吸附后可以通过简单的过滤从水溶液中分离；2.本专利技术得到的锌基海藻酸钠复合水凝胶具有较好的循环使用性能，多次吸附
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解吸附循环后仍然保持较高的重金属吸附容量；3.本专利技术中使用蒙脱土对海藻酸钠水凝胶进行改性，通过加入蒙脱土增加可以发挥吸附作用的基团的数量，结合水凝胶本身较大的比表面积，从而增加了海藻酸钠水凝胶对水溶液中重金属的吸附作用；4.蒙脱土随着海藻酸钠溶液滴入硝酸锌溶液中，这样使得蒙脱土在凝胶中均匀分散，避免了由于蒙脱土团聚造成的吸附能力的下降。海藻酸钠与锌离子之间可以通过离子交联形成凝胶，同时海藻酸钠可以提供充足的羧基和羟基，可以通过螯合作用和静电相互作用对重金属离子进行去除，同时锌离子可以通过离子交换作用对重金属离子进行去除，引入粘土矿物蒙脱土可以引入大量的羟基，进一步对凝胶的重金属离子吸附能力进行提高。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例9在五个吸附
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解吸附循环内吸附汞、镉、铅时的吸附性能测试结果。
具体实施方式
[0015] 下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本专利技术保护的范围。 在下面各实施实例中；除非特别说明，实施例中所涉及的材料、方法均为本领域常用的材料和方法。
实施例1
[0016]将硝酸锌和数均分子量为15～30万的可溶性海藻酸钠分别溶解于去离子水中，获得质量分数为1％的硝酸锌溶液和质量分数为1％的海藻酸钠溶液。将蒙脱土添加到海藻酸
钠溶液中并搅拌30min，得到含有蒙脱土质量分数为0.5％的海藻酸钠溶液（即海藻酸钠复合水溶液）。将含有蒙脱土的海藻酸钠溶液通过注射器逐滴滴加于硝酸锌溶液中，得到复合水凝胶，并持续搅拌含有复合水凝胶的硝酸锌溶液24h，结束后用去离子水清洗得到的复合水凝胶3次，最后将得到的复合水凝胶储存于去离子水中备用。上述搅拌过程均采用磁力搅拌器进行搅拌，所使用的注射器体积为1～50mL。
实施例2
[0017]将硝酸锌和海藻酸钠分别溶解于去离子水中，获得质量分数为1％的硝酸锌溶液和质量分数为3％的海藻酸钠溶液。将蒙脱土添加到海藻酸钠溶液中并搅拌30min，得到含有蒙脱土质量分数为1.5％的海藻酸钠溶液（即海藻酸钠复合水溶液）。将含有蒙脱土的海藻酸钠溶液通过注射器逐滴滴加于硝酸锌溶液中，得到复合水凝胶，并持续搅拌含有复合水凝胶的硝酸锌溶液24h，结束后用去离子水清洗得到的复合水凝胶3次，最后将得到的复合水凝胶储存于去离子水中备用。上述搅拌过程均采用磁力搅拌器进行搅拌，所使用的注射器体积为1～50mL。
实施例3
[0018]将硝酸锌和海藻酸钠分别溶解于去离子水中，获得质量分数为1％的硝酸锌溶液和质量分数为5％的海藻酸钠溶液。将蒙脱土添加到海藻酸钠溶液中并搅拌30min，得到含有蒙脱土质量分数为2.5％的海藻酸钠溶液（即海藻酸钠复合水溶液）。将含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌基海藻酸钠复合水凝胶，其特征在于：所述复合水凝胶是以硝酸锌水溶液与海藻酸钠复合水溶液混合搅拌并通过离子交联获得，所述硝酸锌水溶液中，硝酸锌质量浓度为1～5%，所述海藻酸钠复合水溶液中，海藻酸钠质量浓度为1～5%，蒙脱土质量浓度为0.5～2.5%。2.根据权利要求1所述一种锌基海藻酸钠复合水凝胶，其特征在于：所述海藻酸钠为可溶性海藻酸钠，数均分子量为15～30万。3.一种根据权利要求1或2所述锌基海藻酸钠复合水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤（1）：将硝酸锌和海藻酸钠分别溶解于去离子水中，分别获得质量分数为1～5％的硝酸锌溶液和质量分数为1～5％的海藻酸钠水溶液；步骤（2）：将蒙脱土添加到海藻酸钠水溶液中并利用超声搅拌30min，得到含有蒙脱土质量分数为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，王玉周，邢百惠，
申请(专利权)人：中科瓴谷新材料实验室深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：