专利名称：一种带环糊精侧基水凝胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于石油工业油田废水处理的带环糊精侧基水凝胶及其制备方法。
背景技术：
随着我国对石油、天然气的需求量日益增加，在油田开采强度越来越大的情况下， 油田废水量也不断的增力口。这些废水中含有大量的重金属离子，如 ^3+、03+、0ι2+或1 2+等。 这些重金属离子通过在土壤中的沉积作用，造成农作物、农产品和地下水的污染，甚至通过食物链危害人类生命健康。近年来国内外对油田废水以及水处理进行了大量研究，提出了各种新的吸附剂及其制备方法。中国专利CN1387942公开了“高吸附性能硅酸钛吸附剂的制备方法及其应用”，CN1388070公开了 “用于水处理的絮凝剂的制备方法”，CN101864034A公开了 “丙烯酸环糊精聚合物在染料工业废水处理中的应用”，CN102199245A公开了 “一种聚合物水凝胶、 制备方法及其在水处理中的应用”，CN101633712公开了 “可点击的温度/pH-敏感性微凝胶”，CN101344648公开了“一种载药隐形眼镜及其制备方法”，CN101092471公开了“一种超分子结构温度敏感性水凝胶的制备方法”等等，这些专利技术各有特点和应用方向。但是由于油田废水中仍含有少量的油性物质，使得现有技术和方法还远远不能适应油田废水处理的需要，研制一种能够吸附少量亲油性物质的新型吸附剂仍是当务之急。
发明内容
本发明的目的是为了处理油田废水中含有大量的重金属离子，能有效吸附狗3+、 Cr3+、Cu2+或1 2+离子，特提供一种带环糊精侧基水凝胶及其制备方法。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案，一种带环糊精侧基水凝胶是由顺丁烯二酸酐单酯化-β -环糊精代号ΜΑΗ-β -⑶、丙烯酰胺代号AM、丙烯磺酸钠代号SASdI 发剂、交联剂、氢氧化钠以及水组成。该水凝胶所用原料的各组分含量及部分性能为，质量以克为单位，ΜΑΗ-β -CD 9 13，将11. 36g即0. Olmol β -环糊精禾口 9. 8g即0. Imol顺丁烯二酸酐溶于60ml干燥的N，N- 二甲基甲酰胺溶剂中，置于温度为80°C的恒温水浴中反应10h， 反应结束后将反应物冷却至室温，用三氯甲烷沉淀出产物，用丙酮洗涤2 3次，抽干，真空 80°C干燥制得产品ΜΑΗ- β -CD,再称取干燥的顺丁烯二酸酐单酯化-β -环糊精粉末溶解于纯水中，配制成质量百分浓度为25 30%的ΜΑΗ- β -⑶水溶液A ；AM 9 13，称取干燥的AM粉末溶于纯水中，配制成质量百分浓度为201 的AM水溶液B ;SAS广3，称取干燥的SAS粉末溶解于纯水中，配制成质量百分浓度为1(Γ15%的SAS水溶液C ；引发剂用过硫酸钾及亚硫酸钠，用量为单体总质量的0. 5%，分别称取干燥的过硫酸钾、亚硫酸钠，溶于纯水中，配制成质量百分浓度为10%的过硫酸钾溶液D及10%的亚硫酸钠溶液E ；交联剂用N，N-亚甲基双丙烯酰胺，用量为单体总质量的1%，称取干燥的N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶解于纯水中， 配制成质量百分浓度为10%的交联剂水溶液F ;ρΗ调节剂用NaOH，用纯水配制成质量百分浓度为1%的NaOH溶液；水为纯水或去离子水，用作溶剂。一种带环糊精侧基水凝胶的制备方法是先取3(T36ml的AM水溶液B于烧杯中， 再加入25 30ml的ΜΑΗ- β -CD水溶液A和8 15ml的SAS水溶液C,其ΜΑΗ- β -CD AM: SAS 的质量比为纩13:9 13:广3 ；在温度为45 50°C条件下进行搅拌，待溶液混合均勻后，加入交联剂质量百分浓度为10%的N，N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液F 1.6Uml，并用1%的 NaOH溶液调节体系pH值至7，最后向上述混合溶液中加入引发剂浓度为10%的Kj2O8溶液D 0. 09 1. 2ml和浓度为10%的Na2SO3溶液E 0. 09 1. 2ml，在温度为45 50°C的条件下缓慢搅拌，反应3(T40min中，将反应制得的聚合物切成大小均勻的小块放入纯水中浸泡48h， 每间隔1 更换一次水，以除去产物中没有聚合的反应单体，捞出聚合物在温度为60°C的真空干燥箱中烘干即可制得带环糊精侧基水凝胶产品。本发明的有益效果为(1)、本带环糊精侧基水凝胶能够处理油田废水中含有的重金属离子，能有效的吸附狗3+、Cr3+、Cu2+或1 2+离子；(2)、本发明的制备方法步骤简便， 条件温和，产品为水凝胶吸附剂，能吸附少量亲油性物质，用于油田废水处理。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施例1
按照下述步骤制备本发明凝胶吸附剂
(1)称取干燥的顺丁烯二酸酐单酯化-β -环糊精溶解于纯水中，配制成质量百分浓度为25%的ΜΑΗ- β -CD水溶液A ；称取干燥的丙烯酰胺固体粉末溶于纯水中，配制成质量百分浓度为21%的AM水溶液B ；称取干燥丙烯磺酸钠固体溶解于纯水中，配制成质量百分浓度为12%的SAS水溶液C ；分别称取干燥的过硫酸钾、亚硫酸钠，溶于纯水中，配制成质量百分浓度为10%的过硫酸钾溶液D及10%的亚硫酸钠溶液E ；称取干燥的N，N-亚甲基双丙烯酰胺溶解于纯水中，配制成质量百分浓度为10%的交联剂水溶液F ；pH调节剂为质量百分浓度 1%的NaOH溶液。(2)量取34. 5ml水溶液B (内含9g丙烯酰胺)于烧杯中，然后按照MAH-β -⑶ AM:SAS =9. 3:9:1. 2 的质量比，量取 ^ml 水溶液 A (内含 9.3g ΜΑΗ-β-CD)禾口 9mlSAS/K 溶液C (内含1. 2g丙烯磺酸钠)倒入装有水溶液B的烧杯中，在50°C条件下进行搅拌。(3)待上述溶液混合均勻后，按照交联剂反应单体总质量=1:100的质量比向烧杯中加入1.8ml交联剂水溶液F (内含N，N-亚甲基双丙烯酰胺质量0. 195g)，并用1%的 NaOH溶液调节体系pH值至7。(4)待上述混合溶液混合均勻后，按照引发剂反应单体总质量=0.5:100的质量比，且氧化剂与还原剂的质量相等，向混合液中加入0.9ml的过硫酸钾溶液D (内含过硫酸钾质量0. 0975g)以及0. 9ml亚硫酸钠溶液E (内含亚硫酸钠质量0. 0975g)。在50°C的条件下缓慢搅拌，反应3(T40min中，将反应制得的聚合物切成大小均勻的小块放入纯水中浸泡48h，每间隔1 更换一次水，捞出，在温度为60°C的真空干燥箱中烘干即可制得本带环糊精侧基水凝胶。带环糊精侧基水凝胶对重金属离子吸附量的测定
首先称取4份带环糊精侧基水凝胶干燥产物，每份质量约为0. 08g ( 士0. OOlOg),分别置于500ml烧杯中，然后分别加入250ml4X 10_3mOl/L的 ^3+、Cr3+、Cu2+、Pb2+的单一溶液， 将烧杯置于恒温振荡器中，在25°C的条件下进行恒温吸附72h，然后取烧杯中上层清液在原子分光光度计上于各自的最大吸附波长处测定其吸光度，由处理前后溶液的吸光度计算水凝胶吸附量，结果由表1所示
表1_
权利要求
1. 一种带环糊精侧基水凝胶，其特征是该水凝胶是由顺丁烯二酸酐单酯化-β-环糊精代号ΜΑΗ-β -CD，丙烯酰胺代号ΑΜ，丙烯磺酸钠代号SAS，引发剂、交联剂、氢氧化钠和水组成，所用原料各组分的质量比及部分性能为，质量以克为单位，ΜΑΗ-β-⑶9 13，将 11. 36g即0. Olmol β -环糊精和9. 8g即0. Imol顺丁烯二酸酐溶于60ml干燥的N，N- 二甲基甲酰胺溶剂中，置于温度为80°C的恒温水浴中反应10h，反应结束后将反应物冷却至室温，用三氯甲烷沉淀出产物，用丙酮洗涤2 3次，抽干，真空80°C干燥制得产品ΜΑΗ-β -⑶， 再称取干燥的ΜΑΗ- β -⑶粉末溶于纯水中配制成质量百分浓度为25 30%的ΜΑΗ- β -⑶水溶液A ；AM 9 13，称取干燥的AM粉末溶于纯水中配制成质量百分浓度为20 2洲的AM水溶液B ； SAS广3，称取干燥的SAS粉末溶于纯水中配制成质量百分浓度为1(Γ15%的SAS 水溶液C ；引发剂是用过硫酸钾及亚硫酸钠，用量为单体总质量的0. 5%，分别称取干燥的过硫酸钾、亚硫酸钠，溶于纯水中，配制成质量百分浓度为10%的过硫酸钾溶液D及10%的亚硫酸钠溶液E ；交联剂是用N，N-亚甲基双丙烯酰胺，用量为单体总质量的1%，称取干燥的 N, N-亚甲基双丙烯酰胺溶解于纯水中，配制成质量百分浓度为10%的交联剂水溶液F ；ρΗ 调节剂用NaOH，用纯水配制成质量百分浓度为1%的NaOH溶液；水为纯水或去离子水，用作溶剂。
2. 一种如权利要求1所述带环糊精侧基水凝胶的制备方法，其特征是先取3(T36ml AM水溶液B放入烧杯中，再加入25 30ml ΜΑΗ- β -⑶水溶液A和8 15ml SAS水溶液C，其 ΜΑΗ-β -CD:AM:SAS的质量比为9 13:9 13:广3 ；在温度为45 50°C下搅拌均勻，加入交联剂质量百分浓度为10%的N，N-亚甲基双丙烯酰胺水溶液F 1. 6^2. anl，并用质量百分浓度为 1%的NaOH溶液调节体系ρΗ值至7 ；最后向上述体系中加入引发剂质量百分浓度为10%的 K2S2O8溶液D 0. 09 1. 2ml和质量百分浓度为10%的Na2SO3溶液E 0. 09 1. 2ml，在温度为 45 50°C条件下缓慢搅拌，反应3(T40min，将反应制得的聚合物切成大小均勻的小块放入纯水中浸泡48h，每间隔1 更换一次水，以除去产物中没有聚合的反应单体，捞出聚合物在温度为60°C的真空干燥箱中烘干即可制得带环糊精侧基水凝胶产品。
全文摘要
本发明涉及一种用于油田废水处理的带环糊精侧基水凝胶及其制备方法。它能处理油田废水中含有的重金属离子，能有效的吸附Fe3+、Cr3+、Cu2+或Pb2+离子。其技术方案是该水凝胶所用原料的组分及质量比为顺丁烯二酸酐单酯化-β-环糊精9~13；丙烯酰胺9~13；丙烯磺酸钠1~3；引发剂用过硫酸钾及亚硫酸钠，用量为单体总质量的0.5%；交联剂用N,N-亚甲基双丙烯酰胺，用量为单体总质量的1%；pH值调节剂用1%的NaOH溶液；水为纯水，用作溶剂。本发明提供的带环糊精侧基水凝胶因环糊精外腔亲水内腔输水的特殊结构，使得环糊精能够吸附一定量的亲油性物质及重金属离子；本制备方法步骤简便、条件温和，产品为水凝胶吸附剂，用于油田废水处理。
文档编号C02F1/64GK102504109SQ20111036025
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者叶辉, 吴丹, 唐全武, 崔婵婵, 李丹, 肖朴夫, 邹长军 申请人:西南石油大学