专利名称：一种改性水凝胶的制备方法及其在重金属废水处理中的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于吸附材料技术领域，涉及吸附材料的制备及其对重金属的吸附性能，具体的说是一种制备新型改性聚合物水凝胶及其吸附重金属离子的应用。
背景技术：
重金属可以通过水体积累等方式对水环境及整个生态系统产生危害，并可通过直接接触或经食物链危及人类的身体健康。近年来，重金属污染问题日趋严重，如广西的镉污染事件、江苏血铅事件和陕西铅中毒事件等，因此对水体重金属的去除十分重要。吸附法工艺由于其具有成本低廉、方法简便易行，并且无二次污染的特点，在重金属吸附处理中越来越受到重视。目前，常用的吸附剂主要有活性炭、沸石、离子树脂和螯合树脂等，公开号为CN101225176的专利公开了一种咪唑基修饰复合功能超高交联吸附树脂及其制备方法，公 开号为CN1772386的专利公开了一种8-羟基喹啉型螯合树脂的制备方法及其在重金属吸附方面的应用。聚合物水凝胶是一种经适度交联而具有三维网络结构的高分子材料，因其独特的吸水、保水及仿生特性，水凝胶被广泛应用于工业、农业、医药和生物工程材料等领域。近年来，水凝胶作为一种吸附材料，在环境水处理领域受到愈来愈多的重视。专利申请号为CN95194243的专利公开了一种吸附重金属的含水凝胶的制备方法，谢建军等(功能高分子学报，2008年，丙烯酸系高吸水树脂反相悬浮聚合法制备及其吸附性)报道了采用反相悬浮聚合法制备聚(丙烯酸/2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)水凝胶，并研究了其对Cu2+、Cr3+的吸附性能。郑易安等(环境工程学报，2009年，聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/膨润土/腐植酸钠三维网络凝胶吸附剂对Cd2+吸附性能研究)制备了一种聚(丙烯酸-丙烯酰胺)/膨润土 /腐植酸钠三维网络凝胶吸附剂并考察了吸附剂对Cd2+的吸附性能。Gaofeng Pan等(Journal ofthe Chinese Institute of Chemical Engineers, 2008年，Application of hydrogel forthe removal of pollutant phenol in water)采用N-异丙基丙烯酰胺和磷酸三丁酯制备出混合水凝胶，并研究其对苯酹的吸附效果。Nursel Pekel等(Polymer Bulletin, 2004年，Separation of heavy metal ions by complexation on poly (N-vinyl imidazole)hydrogels)利用辐射法制备了一种聚乙烯基咪唑水凝胶吸附剂并考察了对Cu2+、Co2+、Cd2+和 Pb2+的吸附性能。Selva Cavus 等(Industrial and Engineering Chemistry Research,2009 年，Noncompetitive Removal of Heavy Metal Ions from Aqueous Solutions by Poly [2- (acrylamido)-2-methyl-l-propanesulfonic acid-co-itaconic acid]Hydrogel)研究了聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/衣康酸)水凝胶对Cu2+、Co2+、Cd2+和Pb2+的吸附行为和机理。研究发现，对吸附剂进行多胺化合物的改性可大大提高原吸附剂对重金属的吸附能力。汤红仙等(材料导报研究篇，2009年，多胺型螯合树脂的制备及吸附性能研究)以丙烯酸和苯乙烯为共聚单体，引入多胺基团，合成了一系列多胺型螯合树脂，并研究了螯合树脂对镇离子的吸附性能。Hasine Kasg0z等(Polymer, 2003 年,Modified polyacrylamidehydrogels and their application in removal of heavy metal ions)米用多胺化合物对聚丙烯酰胺水凝胶进行改性处理，并研究了改性后水凝胶对Cu (II)，Cd (II)和Pb (II)的去除能力。常见的水凝胶制备方法主要有物理法和化学法。物理法主要是指采用辐射法制备，主要辐射源有6tlCo-Y、电子束等；化学法主要包括乳液法、反向乳液法、反向悬浮法和分散聚合法等。但是化学法因操作过程中需添加引发剂、交联剂，易引入杂质，辐射法操作过程中无需添加其他物质，方法较为清洁。而采用辐射法结合改性技术既可以制备纯净的聚合物水凝胶又可以在改性时导入高效吸附重金属离子的有效基团。
发明内容
本发明提出一种应用辐射技术制备新型聚合物水凝胶，并采用三乙烯四胺(TETA)对制得的水凝胶进行胺化改性，制得新型改性水凝胶的方法。该改性水凝胶是一种具有多孔结构的大孔材料，可吸附重金属离子(Cd2+和Pb2+)，制备方法简单，易于操作。并且产物 具有一定的机械强度，可以多次重复利用。本发明技术方案是，首先制备聚合物水凝胶，再对聚合物水凝胶进行改性，其特征是制备方法包括以下步骤( I)聚合物水凝胶的制备步骤如下I)将丙烯酸轻乙酯Hydroxyethyl methacrylate (HEA)、乙烯基甲酰胺N-Vinylformamide (NVF)和去离子水混合均匀；乙烯基甲酰胺+丙烯酸羟乙酯与去离子水的体积比为1:4 2:3，乙烯基甲酰胺与丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:9、1 ;2)混合后经过10_30min超声波处理；3)向混合物中充入惰性气体(例如氮气、氩气或氦气)，以保证无氧状态；在-63 _95°C温度内，采用高能射线辐射(辐照)聚合形成水凝胶。所述高能射线优选为Y射线或电子束，电子束由加速器产生、能量在MEV以上，Y射线优选为6tlCo-Y射线或137Cs- Y射线，其辐射剂量优选为I X IO3 I X IO6Gy ；(2)改性聚合物水凝胶的制备步骤如下I)将制备好的聚合物水凝胶切成小块，洗涤多次后在45±5°C下烘干；2)烘干后水凝胶与5g/L的三乙烯四胺溶液以一定比例，在25 80°C温度条件下改性处理，制得新型改性聚合物水凝胶。制得的聚合物水凝胶与改性剂三乙烯四胺的比例(g/mL)为1:100-400 ;改性温度为25 0C 80。。;改性时间为4h-6h。所述的改性水凝胶在不同金属离子初始浓度下对重金属离子的吸附应用将制备好的聚合物水凝胶P(HEA/NVF)切成0. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在容器中；将切成小块的聚合物水凝胶用去离子水多次洗涤；将洗涤后的水凝胶在45°C下烘干。本发明的有益效果是，制备的新型聚合物水凝胶，以三乙烯四胺(TETA)对制得的水凝胶进行胺化改性；该改性水凝胶是一种具有多孔结构的大孔材料，可吸附尤其是对人体危害较重的重金属离子(Cd2+和Pb2+)的效果好，Pb2+和Cd2+金属离子的吸附量分别为0. 3mmol/g或更高,而使吸附后的水体的残留量大大降低(使用改性水凝胶的量占水体10%时可使水体的重金属含量达标)，本发明的制备方法简单，易于操作。并且产物具有一定的机械强度，多次重复十次以上。
图I为聚合物水凝胶的扫描电镜图；图2为改性水凝胶与聚合物水凝胶的红外对比谱图；图3为改性前后水凝胶对lmmol/L的Pb2+、Cd2+溶液的吸附量对比图； 图4为改性水凝胶对不同初始浓度的Pb2+溶液的吸附量图；图5为改性水凝胶对不同初始浓度的Cd2+溶液的吸附量图。
具体实施方式
聚合物水凝胶的改性方法，其主要步骤如下(I)将丙烯酸轻乙酯Hydroxyethyl methacrylate (HEA)、乙烯基甲酰胺N-Vinylformamide (NVF)和去离子水混合均匀；乙烯基甲酰胺+丙烯酸羟乙酯与去离子水的体积比为I :4 2 :3，乙烯基甲酰胺与丙烯酸羟乙酯的摩尔比为I :9 9 :1 ;(2)混合后经过10_30min超声波处理；(3)向混合物中充入惰性气体(例如氮气、氩气或氦气)，以保证无氧状态；在-63 -95°C温度内，采用高能射线辐照聚合形成水凝胶。所述高能射线优选为Y射线或电子束，Y射线优选为6tlCo-Y射线或137Cs-Y射线，其辐射剂量优选为I X l(Tl X106Gy。(4)在250ml三角烧瓶中，加入烘干的p (HEA/NVF，简称p (H/V，下同)凝胶和5g/L的三乙烯四胺 Triethylenetetramine (TETA)溶液,两者比例(g/mL)分别为(1:100、1:150、1:200、1:300 和 1:400)；(5)在25°C 80°C下搅拌反应4h或6h。(6)反应结束后，过滤得改性后凝胶P (HEA/NVF) -TETA (简称p (H/V) _T，下同)，并用去离子水洗涤数次去除表面杂质，在45°C下烘干备用。本发明通过实施例进行进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。实施例I :I.称取一定体积乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去离子水中，充分溶解后作为组分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羟乙酯单体(HEA)，混合均匀，作为组分B ;去离子水作为组分C，按(A+B):C为3:7 (ml/ml)进行混合，其中A:B为3:7(mol/mol)。再进行超声处理IOmin。2.充氮气后，在_78°C的温度下，控制辐射剂量范围在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射线(6tlCo- Y射线)辐照聚合形成聚合物水凝胶。3.将辐射后的水凝胶切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在三角瓶中，经去离子水
多次洗涤后，置于45°C下烘干。4.对产物使用扫描电子显微镜(SEM)进行水凝胶表面形貌分析，详情见图I所示。图Ι-a和Ι-b分别显示了 200倍和1500倍下p(HEA/NVF)的SEM照片。由图l_a可以看出，p(HEA/NVF)具有多孔结构，表面分布着各种大小的孔道。根据图l_b中的标尺可以计算出水凝胶P (HEA/NVF)的孔径区间分布在8 μ πΓ30 μ m之间。
上述方案制得的聚合物水凝胶与改性剂三乙烯四胺的比例(g/mL)分别为1:100、1:150、1:200、1:300及1:400 ;改性温度分别为25V 80。。;改性时间分别为4h及6h。得到的产物无显著区别。实施例2 I.称取一定体积乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去离子水中，充分溶解后作为组分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羟乙酯单体(HEA)，混合均匀，作为组分B ;去离子水作为组分C，按(A+B):C为1:4 (ml/ml)进行混合，其中A:B为9:l(mol/mol)。再进行超声处理IOmin。2.充氮气后，在_78°C的温度下，控制辐射剂量范围在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射线(6tlCo- Y射线)辐照聚合形成聚合物水凝胶。3.将辐射后的水凝胶切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在三角瓶中，经去离子水 多次洗涤后，置于45°C下烘干。4.称取Ig水凝胶干燥后的产物，加入200ml、5g/L的TETA溶液，在25°C下搅拌反应6h，反应结束后，过滤得改性后凝胶P (H/V) -T,并用去离子水洗涤数次去除表面杂质，在45 °C下烘干备用。5.对改性前后水凝胶进行红外光谱分析，详情如图2所示。从p(HEA/NVF)水凝胶的红外谱图可以看出，谱图中3363. 3CHT1主要对应于水凝胶中HEA上的-OH振动峰以及NVF中N-H振动峰，是HEA的特征峰区；1727. 9cm_1处代表着HEA和NVF单体中的-C=O键伸缩振动峰；1662. 4CHT1处和1538. 9cm_1处分别代表的是NVF中-NH-CO-和N-H的伸缩振动峰，是NVF的特征峰区；因此，丙烯酸羟乙酯(HEA)和乙烯基甲酰胺(NVF)已成功聚合成一新型共聚水凝胶。对比P (HEA/NVF)谱图，改性后水凝胶P (H/V) -T的红外谱图中3344CHT1处对应的键能明显减弱，说明改性后凝胶中羟基减少；1538. 9CHT1处的N-H峰移至1577. 5cm^处，代表着TETA中-NH2振动峰的存在；1727. 9cm^处-C=O键伸缩振动峰强度减小，说明p (H/V)-T中的-C=O键含量降低，其原因可能是-C=O键与改性剂TETA中的-NH2发生了还原反应。因此对比谱图可知，TETA基团已成功地被接入P (HEA/NVF)凝胶中。实施例3 I.称取一定体积乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去离子水中，充分溶解后作为组分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羟乙酯单体(HEA)，混合均匀，作为组分B ;去离子水作为组分C，按(A+B):C为2:3 (ml/ml)进行混合，其中A:B为3:7(mol/mol)。再进行超声处理IOmin。2.充氮气后，在_63°C的温度下，控制辐射剂量范围在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射线(6tlCo- Y射线)辐照聚合形成聚合物水凝胶。3.将福射后的水凝胶切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在三角瓶中，经去离子水
多次洗涤后，置于45°C下烘干。4.称取Ig水凝胶干燥后的产物，加入200ml、5g/L的TETA溶液，在35°C下搅拌反应4h，反应结束后，过滤得改性后凝胶P (H/V) -T,并用去离子水洗涤数次去除表面杂质，在45 °C下烘干备用。5.分别称取改性前后水凝胶干燥后的产物各O. lg，置于IOOml三角瓶中，分别加入50ml、lmmol/L的Pb2+、Cd2+单一溶液，将三角瓶置于恒温振荡器中25°C下进行恒温吸附，24h充分吸附后，分别测定各个重金属离子溶液吸附前与吸附后的浓度。测量方法为稀释后使用原子吸收法。如图3所示，改性前P (HEA/NVF)水凝胶对Pb2+和Cd2+的吸附量分别为0. 030mmol/g和O. 020mmol/g ;改性后p (H/V) -T水凝胶对Pb2+和Cd2+的吸附量分别为O. 235mmol/g和O. 143mmol/g，对Pb2+的吸附量增加了 700%，对Cd2+的吸附量增加了 600%。实施例4 I.称取一定体积乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去离子水中，充分溶解后作为组分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羟乙酯单体(HEA)，混合均匀，作为组分B ;去离子水作为组分C，按(A+B):C为3:7 (ml/ml)进行混合，其中A:B为l:l(mol/mol)。再进行超声处理IOmin。2.充氩气后，在_63°C的温度下，控制辐射剂量范围在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射线(6tlCo- Y射线)辐照聚合形成聚合物水凝胶。3.将福射后的水凝胶切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在三角瓶中，经去离子水 多次洗涤后，置于45°C下烘干。4.分别称取Ig水凝胶干燥后的产物，分别加入200ml、5g/L的TETA溶液，在45°C下搅拌反应6h，反应结束后，过滤得改性后凝胶，并用去离子水洗涤数次去除表面杂质，在45°C下烘干备用。5.称取O. Ig改性后干燥水凝胶两份，分别置于IOOml三角瓶中，然后分别加入50mlUmmol/L的Pb2+或Cd2+溶液，将三角瓶置于恒温振荡器中25°C下进行恒温吸附，24h充分吸附后，分别测定各个重金属离子溶液吸附前与吸附后的浓度。测量方法为稀释后使用原子吸收法。经测定，该改性水凝胶产物对Pb2+和Cd2+金属离子的吸附量分别为O.124mmo1/g和 O. 058mmol/g。实施例5 I.称取一定体积乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去离子水中，充分溶解后作为组分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羟乙酯单体(HEA)，混合均匀，作为组分B ;去离子水作为组分C，按(A+B) :C为1:4 (ml/ml)进行混合，其中A:B为l:9(mol/mol)。再进行超声处理IOmin。2.充氮气后，在_78°C的温度下，控制辐射剂量范围在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射线(137Cs- Y射线)辐照聚合形成聚合物水凝胶。3.将福射后的水凝胶切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在三角瓶中，经去离子水
多次洗涤后，置于45°C下烘干。4.分别称取Ig水凝胶干燥后的产物，分别加入200ml、5g/L的TETA溶液，然后在60°C下搅拌反应6h，反应结束后，过滤得改性后凝胶P (H/V) -T,并用去离子水洗涤数次去除表面杂质，在45 °C下烘干备用。5.称取O. Ig改性后干燥水凝胶两份，分别置于IOOml三角瓶中，然后分别加入50mlUmmol/L的Pb2+或Cd2+溶液，将三角瓶置于恒温振荡器中25°C下进行恒温吸附，24h充分吸附后，分别测定各个重金属离子溶液吸附前与吸附后的浓度。测量方法为稀释后使用原子吸收法。经测定，该改性水凝胶产物对Pb2+和Cd2+金属离子的吸附量分别为O.133mmol/g和 O. 104mmol/g。实施例6:
I.称取一定体积乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去离子水中，充分溶解后作为组分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羟乙酯单体(HEA)，混合均匀，作为组分B ;去离子水作为组分C，按(A+B):C为2:3 (ml/ml)进行混合，其中A:B为3:7(mol/mol)。再进行超声处理IOmin。2.充氮气后，在_78°C的温度下，控制辐射剂量范围在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射线(137Cs- Y射线)辐照聚合形成聚合物水凝胶。3.将福射后的水凝胶切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在三角瓶中，经去离子水
多次洗涤后，置于45°C下烘干。4.分别称取Ig水凝胶干燥后的产物，分别加入100ml、5g/L的TETA溶液，在75°C下搅拌反应4h，反应结束后，过滤得改性后凝胶P (H/V) -T,并用去离子水洗涤数次去除表面杂质，在45 °C下烘干备用。
5.称取O. Ig改性后干燥水凝胶两份，分别置于IOOml三角瓶中，然后分别加入50mlUmmol/L的Pb2+或Cd2+溶液，将三角瓶置于恒温振荡器中25°C下进行恒温吸附，24h充分吸附后，分别测定各个重金属离子溶液吸附前与吸附后的浓度。测量方法为稀释后使用原子吸收法。经测定，该改性水凝胶产物对Pb2+和Cd2+金属离子的吸附量分别为O.360mmol/g和 O. 178mmol/g。实施例7 I.称取一定体积乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去离子水中，充分溶解后作为组分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羟乙酯单体(HEA)，混合均匀，作为组分B ;去离子水作为组分C，按(A+B) :C为1:4 (ml/ml)进行混合，其中A:B为3:7(mol/mol)。再进行超声处理IOmin。2.充氮气后，在_95°C的温度下，控制辐射剂量范围在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射线(6tlCo- Y射线)辐照聚合形成聚合物水凝胶。3.将辐射后的水凝胶切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在三角瓶中，经去离子水
多次洗涤后，置于45°C下烘干。4.分别称取Ig水凝胶干燥后的产物，分别加入300ml、5g/L的TETA溶液，在80°C下搅拌反应4h，反应结束后，过滤得改性后凝胶P (H/V) -T,并用去离子水洗涤数次去除表面杂质，在45 °C下烘干备用。5.称取O. Ig改性后干燥水凝胶两份，分别置于IOOml三角瓶中，然后分别加入50mlUmmol/L的Pb2+或Cd2+溶液，将三角瓶置于恒温振荡器中25°C下进行恒温吸附，24h充分吸附后，分别测定各个重金属离子溶液吸附前与吸附后的浓度。测量方法为稀释后使用原子吸收法。经测定，该改性水凝胶产物对Pb2+和Cd2+金属离子的吸附量分别为O.300mmol/g和 O. 156mmol/g。实施例8 I.称取一定体积乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去离子水中，充分溶解后作为组分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羟乙酯单体(HEA)，混合均匀，作为组分B ;去离子水作为组分C，按(A+B) :C为3:7 (ml/ml)进行混合，其中A:B为l:9(mol/mol)。再进行超声处理IOmin。2.充氦气后，在_63°C的温度下，控制辐射剂量范围在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射线(137Cs- Y射线)辐照聚合形成聚合物水凝胶。3.将福射后的水凝胶切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在三角瓶中，经去离子水
多次洗涤后，置于45°C下烘干。4.分别称取Ig水凝胶干燥后的产物，分别加入500ml、5g/L的TETA溶液，在60°C下搅拌反应6h，反应结束后，过滤得改性后凝胶P (H/V) -T,并用去离子水洗涤数次去除表面杂质，在45 °C下烘干备用。5.称取O. Ig改性后干燥水凝胶两份，分别置于IOOml三角瓶中，然后分别加入50mlUmmol/L的Pb2+或Cd2+溶液，将三角瓶置于恒温振荡器中25°C下进行恒温吸附，24h充分吸附后，分别测定各个重金属离子溶液吸附前与吸附后的浓度。测量方法为稀释后使用原子吸收法。经测定，该改性水凝胶产物对Pb2+和Cd2+金属离子的吸附量分别为O.354mmol/g和 O. 156mmol/g。 实施例9 I.称取一定体积乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去离子水中，充分溶解后作为组分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羟乙酯单体(HEA)，混合均匀，作为组分B ;去离子水作为组分C，按(A+B):C为3:7 (ml/ml)进行混合，其中A:B为3:7(mol/mol)。再进行超声处理IOmin。2.充氮气后，在_78°C的温度下，控制辐射剂量范围在IX IO3 IX IO6Gy,采用高能射线(6tlCo- Y射线)辐照聚合形成聚合物水凝胶。3.将辐射后的水凝胶切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在三角瓶中，经去离子水
多次洗涤后，置于45°C下烘干。4.分别称取Ig水凝胶干燥后的产物，分别加入200ml、5g/L的TETA溶液，在70°C下搅拌反应4h，反应结束后，过滤得改性后凝胶P (H/V) -T,并用去离子水洗涤数次去除表面杂质，在45 °C下烘干备用。5.称取O. Ig改性后干燥水凝胶五份分别置于IOOml三角瓶中，然后分别加入50ml、不同初始浓度的Pb2+溶液(O. 2,0. 4,0. 6,0. 8,1. 0,1. 2mmol/L),将三角瓶置于恒温振荡器中25°C下进行恒温吸附，24h充分吸附后，分别测定各个重金属离子溶液吸附前与吸附后的浓度。测量方法为稀释后使用原子吸收法。通过吸附前后离子的浓度差，可以计算出该产物对各个离子的吸附容量。经测定，该改性水凝胶对不同初始浓度的Pb2+溶液吸附量分别为0. 072mmol/g、0. 145mmol/g、0. 181 mmoI/g>0. 230mmol/g、0. 255mmol/g 和0. 287mmol/g0 具体见图 4。实施例10 I.称取一定体积乙烯基甲酰胺(NVF)溶解于去离子水中，充分溶解后作为组分A。然后，向上述溶液中加入一定量丙烯酸羟乙酯单体(HEA)，混合均匀，作为组分B ;去离子水作为组分C，按(A+B):C为2:3 (ml/ml)进行混合，其中A:B为3:7(mol/mol)。再进行超声处理IOmin。2.充氮气后，在_78°C的温度下，采用高能射线(电子加速器，能量在MEV以上)辐照聚合形成聚合物水凝胶。3.将辐射后的水凝胶切成O. 5cmX0. 5cmX0. 5cm小块放在三角瓶中，经去离子水
多次洗涤后，置于45°C下烘干。
4.分别称取Ig水凝胶干燥后的产物，分别加入200ml、5g/L的TETA溶液，在55°C下搅拌反应4h，反应结束后，过滤得改性后凝胶P (H/V) -T,并用去离子水洗涤数次去除表面杂质，在45 °C下烘干备用。5.称取O. Ig改性后干燥水凝胶五份分别置于IOOml三角瓶中，然后分别加入50ml、不同初始浓度的Cd2+溶液(O. 2,0. 4,0. 6,0. 8,1. 0,1. 2mmol/L),将三角瓶置于恒温振荡器中25°C下进行恒温吸附，24h充分吸附后，分别测定各个重金属离子溶液吸附前与吸附后的浓度。测量方法为稀释后使用原子吸收法。通过吸附前后离子的浓度差，可以 计算出该产物对各个离子的吸附容量。经测定，该改性水凝胶对不同初始浓度的Pb2+溶液吸附量分别为0. 078mmol/g、0. 125mmol/g、0. 145mmol/g、0. 121mmol/g、0. 136mmol/g 和0. 181mmol/g0 具体见图 5。
权利要求
1.一种改性聚合物水凝胶，其特征是制备方法包括以下步骤 (1)聚合物水凝胶的制备步骤如下 1)将丙烯酸轻乙酯Hydroxyethylmethacrylate (HEA)、乙烯基甲酰胺N-Vinylformamide (NVF)和去离子水混合均匀；乙烯基甲酰胺加丙烯酸羟乙酯与去离子水的体积比为1:4 2:3，乙烯基甲酰胺与丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:9、1 ; 2)混合后经过l(T30min超声波处理； 3)向混合物中充入惰性气体，以保证无氧状态； 4)高能射线辐射，所述高能射线优选为Y射线或电子束，电子束由加速器产生、能量在MEV以上，Y射线优选为6tlCo-Y射线或137Cs-Y射线，辐射剂量优选为I X IO3 IX IO6Gy,福射时间为IOh ;辐射时反应温度为_63°C '95°C。
(2)改性聚合物水凝胶的制备步骤如下 1)将制备好的聚合物水凝胶切成小块，洗涤多次后在45±5°C下烘干； 2)烘干后水凝胶与5g/L的三乙烯四胺溶液以一定比例，在25 80°C温度条件下改性处理，制得改性聚合物水凝胶。
2.按权利要求I所述改性聚合物水凝胶的制备方法，其特征在于制得的聚合物水凝胶与改性剂三乙烯四胺的比例(g/mL)为1:100至400 ;改性温度为25°C 80°C ;改性时间为4至6h。
3.如权利要求1-2之一所述的改性水凝胶在不同金属离子初始浓度下对重金属离子的吸附应用。
全文摘要
本发明涉及一种改性聚合物水凝胶，制备方法如下将丙烯酸羟乙酯、乙烯基甲酰胺和去离子水混合均匀；乙烯基甲酰胺加丙烯酸羟乙酯与去离子水的体积比为1:4~2:3，乙烯基甲酰胺与丙烯酸羟乙酯的摩尔比为1:9~9:1；混合后经过10~30min超声波处理；向混合物中充入惰性气体，以保证无氧状态；高能射线辐射聚合成水凝胶。(2)改性聚合物水凝胶的制备步骤如下烘干后水凝胶与5g/L的三乙烯四胺溶液以一定比例，在25~80℃温度条件下改性处理，制得改性聚合物水凝胶。本发明中的改性水凝胶含有可以吸附重金属的功能基团，对铅、镉等多种重金属有良好的吸附性能，可用于处理重金属轻度污染的水体。
文档编号C08F226/02GK102850556SQ20121037511
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者李正魁, 吴宁梅, 华蓉, 赵琳, 周涛, 叶忠香, 刘丹丹 申请人:南京大学