【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废物资源化再利用和吸附剂制备，具体的说涉及一种高性能双网络凝胶的制备及应用该凝胶制备凝胶光催化材料的方法。
技术介绍
1、随着经济发展与工业技术的创新，人类越来越多地进行重金属开采，冶炼，加工与商业制造活动，导致相当一部分重金属、有机污染物流入大气，水和土壤。入水重金属分散范围广，自然降解困难，并可积累于环境中。这些重金属将通过食物链传递，最终吸收到人体中去，并与人体中多种生命基础物质起化学反应，使人体中多种物质活性下降，影响机体的代谢活动甚至可能损害多种机体组织器官而造成巨大伤害。我国的科研工作者的研究分析结果也表明，水源水和自来水中的有机物种类和数量相当大，污染问题相当突出。针对某个城市的水质进行的分析表明，该城市已受到多种有机物的污染，水中有机物种类至少在500—700种之间，gc/ms定性检出的218种有机物中，属美国epa的优先污染物达39种。与源水相比，自来水的致突变性较高，这可能是因为源水氯化消毒过程中，水中有机物与氯气产生反应生成氯化消毒副产物，具有较强的致突变性。一定条件下的gc/ms能检测出水中多种有机物。因此，对重金属、有机物进行污染防治迫在眉捷。
2、目前重金属处理方法有很多，主要有离子交换法，化学沉淀法，膜工艺法，电渗析法以及吸附法，吸附法效率比较高、原料来源广，操作简便，特别是在处理含有微量级重金属离子水体方面有其独特的优势，既弥补了原工艺的缺陷，也可以在处理含有各种重金属离子复杂废水时，对具体重金属离子进行选择性吸附，循环使用。近年来生物质材料因其具有极强低浓度重金属选择吸
3、在有机物光催化处理方向，过渡金属硫化物，如硫化镉(cds)、硫化钼(mos2)、硫化钨(ws)等在近20年来受到了研究者们的广泛关注，获得了快速的发展。其中研究较多的硫化镉是半导体材料中的一种，禁带宽度约为2.42ev，对光的最大吸收峰位于514nm，因此其位于价带中的电子可以被波长低于514nm的可见光和紫外光激发跃迁至导带，鉴于这一特征，cds可被用作自然光(太阳光)催化反应的催化剂。尽管相比于tio2等半导体材料，cds能够直接对可见光产生响应，不造成能量的浪费，但是cds材料极易发生光腐蚀现象，导致其光催化可循环次数被严重限制。因此，为解决这一根本问题，研究人员提出诸多措施来提升cds利用率，其中最常用的方式是利用不同材料复合或离子掺杂等手段制备得到cds复合材料，复合材料还可提高对长波长光的吸收利用率，实现对自然光可见波段区域的全吸收利用。
4、聚乙烯醇(pva)是一种亲水性高分子材料，具有良好的生物相容性，无毒，化学稳定性好，可通过化学交联或物理交联形成水凝胶。pva基质可以实现自愈能力和机械性能的平衡，并可以通过各种复合产品的改性实现多功能化。水凝胶含有高质量分数(通常超过80％)的水，由于聚合物分子链上存在亲水性官能团，因此，具有捕获大量水的能力，可在水中膨胀并保留大量水分而不溶解,且柔软、有弹性，类似于活组织。
5、海藻酸钠(sa)是天然的线型聚合物，由于其自身的水溶性、生物相容性、无毒性、非免疫原性、生物降解性和人体接受性等优良性能。在组织工程材料方面，sa制备的水凝胶具有一定的优势，可形成三维网状结构为细胞提供生长空间，给细胞生长提供空间。
6、在吸附重金属后吸附剂的再利用率同样是学者们亟待解决的问题，传统吸附剂存在着再利用率低下且容易造成二次污染的缺点，因此提供一种对聚乙烯醇进行改性从而提高对重金属的吸附性能的高性能双网络凝胶，并且再吸附重金属后提高其在利用率是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、鉴于此，为解决传统水凝胶吸附剂存在再利用率低、容易造成二次污染的问题，本专利技术提供了一种高性能双网络凝胶的制备及应用该凝胶制备凝胶光催化材料的方法，该方法制备出一种机械强度低、化学稳定性及热稳定性较差的高性能双网络凝胶，并利用该凝胶处理含有重金属废水，吸附重金属离子后，对其进行加工使其获得光催化能力，再次用于治理废水污染物，进一步提高材料的利用率。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种高性能双网络凝胶的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将聚乙烯醇和海藻酸钠分别溶解于去离子水中，配制成聚乙烯醇水溶液和海藻酸钠水溶液，并将配制的两种溶液混合搅拌至其充分溶解，得到澄清的溶液；其中所述聚乙烯醇与去离子水质量比为0.25-0.75：50，所述海藻酸钠与去离子水质量比为0.25-0.75：50，所述聚乙烯醇与海藻酸钠质量比为1：1-3
4、(2)往步骤(1)中澄清的溶液中加入引发剂过硫酸钾，充分引发后，加入交联剂n,n’-亚甲基双丙烯酰胺和功能单体丙烯酰胺，置于反应容器中在温度为60-80℃的条件下交联聚合反应0.5-4h，反应结束后，将温度升高至80-90℃，升温失水时间5-20min获得水凝胶；其中，所述过硫酸钾与海藻酸钠的质量比均为1：0.1-0.2，所述n,n’-亚甲基双丙烯酰胺与海藻酸钠的质量比均为1：0.1-0.2，所述丙烯酰胺与海藻酸钠的质量比为1：0.1-0.25；
5、(3)将步骤(2)形成的水凝胶移出，切成5.0-6.0mm小块后，将其表面未形成水凝胶的游离单体和低聚物清洗干净，并将清洗干净的水凝胶放入烘箱中干燥直至恒量，磨碎获得高性能双网络凝胶，并将其密封保存备用。
6、本专利技术较优的技术方案：所述步骤(1)中采用温度50℃-60℃的去离子水，两种溶液混合后使用磁力搅拌器搅拌20-50min至两种溶液混合均匀。
7、本专利技术较优的技术方案：所述步骤(3)中使用氢氧化钠溶液和无水乙醇交替清洗三次，以洗去实际上未形成水凝胶的游离单体和低聚物，清洗结束后使用去离子水浸泡，期间换水，直至清洗干净。
8、本专利技术还提供了一种使用上述方法制备的高性能双网络凝胶制备凝胶光催化材料的方法，具体包括以下步骤：
9、(1)将所述高性能双网络凝胶加入废水中进行cd2+吸附，回收吸附完成的高性能双网络凝胶颗粒，并使用去离子水淋洗干净得到cd2+凝胶颗粒；
10、(2)将步骤(1)中制备的cd2+凝胶颗粒分散在去离子水中，加入硫代乙酰胺混合，之后转移至反应釜中，在温度为160-180℃的条件下反应1.5-2.5h后，将反应物取出干燥得到纳米cds/pva/sa凝胶光催化材料；其中，所述硫代乙酰胺加入质量与cd2+凝胶颗粒的质量比为0.2～0.3：1。
11、本专利技术较优的技术方案：所述步骤(1)中的废水为ph 4-6的cd2+废水，其吸附处理条件为每升重金属废水中加入0.33-1g高性能双网络凝胶，在15-35℃下吸附0.5-1.5h。
12、本专利技术较优的技术方案：所述步骤(2)中所述cd2+凝胶颗粒与去离子水的质量比为：1：10-20；最终纳米cds/pva/s本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能双网络凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种高性能双网络凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中采用温度50℃-60℃的去离子水，两种溶液混合后使用磁力搅拌器搅拌20-50min至两种溶液混合均匀。
3.根据权利要求1所述一种高性能双网络凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中使用氢氧化钠溶液和无水乙醇交替清洗三次，以洗去实际上未形成水凝胶的游离单体和低聚物，清洗结束后使用去离子水浸泡，期间换水，直至清洗干净。
4.一种使用权利要求1至3中任意一项方法制备的高性能双网络凝胶制备凝胶光催化材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种使高性能双网络凝胶制备凝胶光催化材料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的废水为pH 4-6的Cd2+废水，其吸附处理条件为每升重金属废水中加入0.33-1g高性能双网络凝胶，在15-35℃下吸附0.5-1.5h。
6.根据权利要求4所述的一种使高性能双网络凝胶制备凝胶光催化材料的方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述C
7.根据权利要求4所述的一种使高性能双网络凝胶制备凝胶光催化材料的方法，其特征在于：将步骤(2)中制备的纳米CdS/PVA/SA凝胶光催化材料用于处理含有甲基橙、孔雀石绿或其它有机染料的废水。
8.根据权利要求7所述的一种使高性能双网络凝胶制备凝胶光催化材料的方法，其特征在于：所述的纳米CdS/PVA/SA凝胶光催化材料加入量为每升甲基橙废水中加入0.1-0.5g。
9.根据权利要求7所述的一种使高性能双网络凝胶制备凝胶光催化材料的方法，其特征在于：所述含有甲基橙的废水中甲基橙的浓度为30-50mg/L。
...【技术特征摘要】
1.一种高性能双网络凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种高性能双网络凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中采用温度50℃-60℃的去离子水，两种溶液混合后使用磁力搅拌器搅拌20-50min至两种溶液混合均匀。
3.根据权利要求1所述一种高性能双网络凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中使用氢氧化钠溶液和无水乙醇交替清洗三次，以洗去实际上未形成水凝胶的游离单体和低聚物，清洗结束后使用去离子水浸泡，期间换水，直至清洗干净。
4.一种使用权利要求1至3中任意一项方法制备的高性能双网络凝胶制备凝胶光催化材料的方法，其特征在于包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种使高性能双网络凝胶制备凝胶光催化材料的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的废水为ph 4-6的cd2+废水，其吸附处理条件为每升重金属废水中加入0.33-1g高性能双网络凝胶，在...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡泽康，陈超，叶超，
申请(专利权)人：中冶武勘工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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