本发明专利技术涉及一种污水处理用聚乙烯醇凝胶复合材料及其制备方法，其特征在于按重量份计，其原料组分包括：聚乙烯醇50~80重量份，聚丙烯酸5~20重量份，水滑石20~40重量份，十二烷基硫酸钠1~5重量份，交联剂1~4重量份，引发剂0.1~0.5重量份，偶联剂0.2~0.5重量份，相容剂0.02~0.3重量份。本发明专利技术制备的聚乙烯醇凝胶复合材料对重金属离子具有高吸附容量、高选择性、低成本、可降解性等特点。可有效作为重金属离子污水处理材料应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种聚乙烯醇凝胶复合材料及其制备方法，更具体的说，本专利技术涉及 ，属于污水处理材料领域。
技术介绍
目前我国年用水总量已突破6000亿立方米，人均水资源量只有2100立方米，仅为 世界人均水平的28%。全国年平均缺水量500多亿立方米，三分之二的城市缺水，北方有9个 省市人均占水量还不到500立方米，远不到国际规定的最低标准（1000立方米），被列为世界 贫水国之一。而随着社会经济的快速发展，目前我国污水量已经达到820亿吨，年增长为20 亿吨，每天污水排放量达到2亿吨。重金属离子污水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等 工业生产过程中排出的含重金属离子的污水，如汞、铅、镉、镍等。而且重金属离子污水占每 年总污水的20~30%。由于重金属离子具有较大的毒性、高的移动性和低的中毒浓度，例如人 若食用〇. Ig汞就会中毒死亡。重金属离子在水体中很难被微生物降解，而且在微生物中容 易富集。对人类的身体健康造成严重伤害，不仅能使人体致癌、畸形、基因突变，而且在人体 中无法代谢。主要是通过饮用水、皮肤接触、食物链途径直接或间接地影响人类健康。在工 业废水的排放过程中，有相当程度的重金属元素沉积在天然水体中，在这些重金属离子污 染物中，尤以汞、镉、铬、铅的毒性最大。如汞在重金属离子污染中毒性最大的元素。无机汞 盐和有机汞化合物对人体都有危害。不过它们对人体的作用并不相同。无机汞盐产生毒性 的根本原因是汞离子与酶蛋白相结合，抑制各种酶的活性，使细胞的正常功能发生障碍。而 有机汞化合物以甲基汞毒性最大，因为它在脂肪中有溶解度比在水中大，进入人体后几乎 可全部吸收，又不易排出体外，积累在体内侵入神经中枢系统，破坏脑血管，表现为四肢麻 木、语言失常、视野缩小、听觉失灵等。如日本的水俣病，就是因为烧碱制造工业排放的废水 中含有汞，在经生物作用变成有机汞后造成的；又如痛痛病，是由炼锌工业和镉电镀工业所 排放的镉所致。汽车尾气排放的铅经大气扩散等过程进入环境中，造成目前地表铅的浓度 已有显著提高，致使近代人体内铅的吸收量比原始人增加了约100倍，损害了人体健康。重 金属离子对人体的伤害极大。所以水体重金属离子污染已经成为全球问题。因此，如何快 速、高效地去除水中重金属离子成为水污染控制领域迫切需要解决的问题，具有重要的环 保意义。 水凝胶是一种以水为分散介质经适度交联而具有三维网络结构的高分子材料，在 水凝胶内部聚合物分子间相互连接，形成空间网状结构，在网状交联结构的水溶性高分子 中引入一部分疏水基团和未水残基，未水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而 疏水残基遇水膨胀的交联聚合物，是一种高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状， 在水环境下吸水溶胀，可达自重的数倍。因此近年来，水凝胶作为一种新型吸附材料。其三 维结构中具有较大的空隙，一方面提供吸附污染物的场所，另一方面防止客体泄露而造成 二次污染，可持续重复利用。开发一种高吸附容量、高选择性、低成本的凝胶复合材料用于 重金属离子污水处理将具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提供，准确的说是以 聚乙烯醇凝胶复合水滑石制备出高吸附容量、高选择性、低成本的聚乙烯醇凝胶复合材料。 主要应用于工业或生活中对重金属离子污水的处理。 本专利技术的目的在于提供一种新型可作为重金属离子吸附剂的聚乙烯醇凝胶复合 材料，可对重金属离子可快速，高吸附容量，高选择性的优点，并且该材料可循环再生利用、 可降解性、耐水性好、强度韧性优异、使用寿命长、成本低的性能。 本专利技术一种污水处理用聚乙烯醇凝胶复合材料，包括以下组分（以重量份计）： 聚乙稀醇50~80重量份， 聚丙烯酸5~20重量份， 水滑石20~40重量份， 十二烷基硫酸钠1~5重量份， 交联剂1~4重量份， 引发剂0.1~0.5重量份， 偶联剂0.2~0.5重量份， 相容剂0.02~0.3重量份； 其中，所述的聚乙烯醇分子式为n，其η为435~4347,分子量为88000~180000,醇 解度为80%~99%;所述的水滑石为阴离子型层状化合物，粒径为1~100nm，具有层状结构，层 间离子可交换性的特性，径厚比为10~20。 聚乙烯醇是一种无毒、生物可降解水溶性高分子材料，具有优异的性能。易形成凝 胶用于污水处理，可循环利用，生物可降解，无二次污染。 上述聚乙烯醇凝胶复合材料，所述聚乙烯醇其优选用量为60份~80份，更加优选为 70~80份;所述的交联剂为二羟甲基二羟乙基脲、戊二醛、硼酸、环氧氯丙烷、N，N，一亚甲 基丙烯酰胺中的一种;所述的引发剂为过硫酸铵;所述的偶联剂为硅烷偶联剂或硬脂酸盐， 如KH550、KH551、KH902、硬质酸钠、硬脂酸钙中的一种;所述的相容剂为马来酸酐接枝苯乙 烯、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯苯乙烯共聚物中的一种;交联剂二羟甲基二羟乙基脲、戊 二醛、硼酸、环氧氯丙烷、N，N，一亚甲基丙烯酰胺与引发剂过硫酸铵用于聚乙烯醇与聚丙 烯酸交联以及形成聚乙烯醇凝胶;硅烷偶联剂或硬脂酸盐用于处理水滑石，使其均匀良好 的分散在聚乙烯醇凝胶材料中；相容剂为马来酸酐接枝苯乙烯、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二 烯苯乙烯共聚物，增加水滑石与聚乙烯醇凝胶相容性。 将预处理的聚丙烯酸和聚乙烯醇交联后再与改性水滑石复合，得到一种污水处理 用聚乙烯醇凝胶复合材料，提高了对重金属离子吸附容量，选择性，降低了成本。而且也改 善了聚乙烯醇的机械性能以及耐水性。同时聚乙烯醇与聚丙烯酸都是无毒无害，具有良好 的生物相容。聚乙烯醇与聚丙烯酸交联得到聚乙烯醇凝胶其结构界面互穿，双相联系，使得 吸附容量提高，同时加入改性的水滑石，使得聚乙烯醇凝胶三维网络结构更加紧密牢固，增 强了聚乙烯醇凝胶韧性以及强度与耐水性，此外由于改性得到的水滑石比表面积大，层间 距大，层间离子交换性优异，又具有结构记忆效应。其结构使一种污水处理用聚乙烯醇凝胶 复合材料对重金属离子具有高吸附容量、高选择性，由于水滑石价格便宜、来源广泛，降低 了聚乙烯醇的使用成本。其制备方法包括以下步骤： (1) 将50~80重量份聚乙烯醇、5~20重量份聚丙烯酸、200~300重量份水加入到在氮气 保护条件下的反应釜内，用氢氧化钠溶液调节PH至7~8; (2) 将20~40重量份水滑石放入高温加热器中，在400~500°C下煅烧2~6h，然后与50~ 100重量份水，1~5重量份十二烷基硫酸钠加入到反应釜中，在50~80°C加热并搅拌，最后冷 却10~20min，在干燥设备中干燥HKBOmin，在研磨设备中研磨HKBOmin，得到改性水滑石； (3) 将步骤（1)所得混合液与步骤(2)所得改性水滑石共混，然后超声分散0.5~2h，并 机械搅拌5~15min使共混液混合均匀，向共混液中加入0.1~0.5重量份引发剂、1~4重量份交 联剂、0.02~0.3重量份相容剂、0.2~0.5重量份偶联剂，在40~50°C搅拌进行聚乙烯醇与聚丙 烯酸交联反应，0.5~2h交联反应完成后，改性水滑石均匀分布在聚乙烯醇凝胶中，粒径为1~ I OOnm，在60°C~80°C静置处理得到聚乙烯醇凝胶复合材料； (4) 将步骤(3)所得的聚乙烯醇凝胶复合材料熔融塑化，并在120~180°本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种污水处理用聚乙烯醇凝胶复合材料，其特征在于：由包括下列重量份的原料制成：聚乙烯醇50~80重量份，聚丙烯酸5~20重量份，水滑石20~40重量份，十二烷基硫酸钠1~5重量份，交联剂1~4重量份，引发剂0.1~0.5重量份，偶联剂0.2~0.5重量份，相容剂0.02~0.3重量份；其中，所述的聚乙烯醇分子式为[C2H4O]n，其n为435~4347，分子量为88000~180000，醇解度为80%~99%；所述的水滑石为阴离子型层状化合物，粒径为1~100nm，具有层状结构，层间离子可交换性的特性，径厚比为10~20。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，廖大应，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51
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