CN110922530A - 一种海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶的制备方法，所述海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶由以下原料组成：海藻酸钠；去离子水；丙烯酸；交联剂；引发剂；蒙脱土。本发明通过在海藻酸钠、丙烯酸与蒙脱土的混合溶液中添加交联剂制成混合溶液，通过添加引发剂，使海藻酸钠的羟基上产生自由基，与小分子丙烯酸发生聚合，形成聚合大分子物质，再在此大分子物质的基础上聚合蒙脱土，通过交联剂的交联作用制得海藻酸钠聚合丙烯酸与蒙脱土的长分子链发生交联制得海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。通过控制反应时间、温度、引发剂的添加量等因素，可以制备出机械性能不同的海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。

Description

一种海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶的制备方法

技术领域

本发明涉及一种海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶的制备方法。

技术背景

水凝胶是一种由亲水性高分子链通过物理作用或化学作用交联形成的三维网络结构，并能溶胀吸收大量的水填充于网状结构中的一种柔性材料。一方面，由于水合作用，高分子链中的亲水性基团将水分子束缚在三维网络结构中，从而使得水凝胶像固体一样可以保持一定形状，另一方面，离子、小分子等在三维网络结构中自由进出时的扩散系数与在水溶液中的接近，从而使得水凝胶具有类似液体的性质。其原材料来源广泛，如天然产物海藻酸钠、壳聚糖、纤维素，淀粉等。

水凝胶的三维网络交联结构，使其在水中溶胀但不溶于水，吸附后的水凝胶极易与液相分离，从而减轻后续的分离工作，水凝胶作为一种绿色高效的吸附剂，具有再生性和重复利用性，故在工业废水的处理上备受关注。其吸附机理：网络结构中存在有很多不同的螯合官能团，如酰胺基、磺酸基、羧基、氨基、羟基等活性基团，它们可以通过静电引力、离子交换、配位螯合等作用除去水体中的重金属离子。

水凝胶作为吸附剂用于废水处理吸附重金属离子的应用引起研究者的重视，近年来，探索来源广泛、价格低廉的天然高分子材料用于制备水凝胶吸附废水中的重金属离子的应用引起了研究者的重视。本研究以海藻酸钠、丙烯酸、蒙脱土为原料，以N，N’亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，以过硫酸铵为引发剂通过水溶液聚合的方法制备海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶的研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，公开一种海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶，即利用引发剂和交联剂在30℃条件下通过溶液聚合海藻酸钠、丙烯酸与蒙脱土制备海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶，以弥补制备条件苛刻带来的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

上述海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶的制备方法，其主要步骤为：

第一步：将海藻酸钠溶于30毫升去离子水中，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到浓度为1wt％的海藻酸钠溶液；在海藻酸钠溶液中加入丙烯酸，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到海藻酸钠与丙烯酸的混合溶液；在此混合溶液中加入蒙脱土，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到海藻酸钠、丙烯酸和蒙脱土的混合溶液；在本次得到的混合溶液中加入交联剂N，N’亚甲基双丙烯酰胺，用磁力搅拌器搅拌均匀。最后加入引发剂过硫酸铵，用磁力搅拌器混合均匀，制得均匀的混合溶液。

第二步：将第一步得到的均匀混合溶液置于无氧氛围中，隔绝氧气。30℃下反应2小时，最终制得本发明专利的海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明采用海藻酸钠，丙烯酸与蒙脱土在水溶液中通过引发剂，交联剂发生水溶液聚合，反应温度为室温30℃即可，就可得到机械性能良好的海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。

附图说明

图1是海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶吸水性能测试结果柱状图。

图2是海藻酸钠交联丙烯酸水凝胶的红外测试结果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。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。

实例1

将海藻酸钠溶于去离子水，得到浓度为1wt％的海藻酸钠溶液，搅拌使其充分溶解，之后加入丙烯酸，并搅拌均匀，搅拌时间以2小时为宜；然后，在搅拌条件下，加入交联剂N，N’亚甲基双丙烯酰胺，并搅拌均匀，搅拌时间以1小时为宜，最后，在搅拌条件下，加入引发剂过硫酸铵，并搅拌均匀，搅拌时间以4小时为宜；搅拌均匀后，使混合液在30℃的无氧氛围条件下进行反应，反应结束后将海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶取出分别用无水乙醇、去离子水进行清洗三次。制得海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。

实例2

将海藻酸钠溶于去离子水，得到浓度为1wt％的海藻酸钠溶液，搅拌使其充分溶解，之后加入丙烯酸，并搅拌均匀，搅拌时间以2小时为宜；然后，在搅拌条件下，加入海藻酸钠与丙烯酸质量的2％的蒙脱土，并搅拌均匀，搅拌时间以1小时为宜；之后，在搅拌条件下，加入交联剂N，N’亚甲基双丙烯酰胺，并搅拌均匀，搅拌时间以1小时为宜，最后，在搅拌条件下，加入引发剂过硫酸铵，并搅拌均匀，搅拌时间以4小时为宜；搅拌均匀后，使混合液在30℃的无氧氛围条件下进行反应，反应结束后将海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶取出分别用无水乙醇、去离子水进行清洗三次。制得海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。

实例3

将海藻酸钠溶于去离子水，得到浓度为1wt％的海藻酸钠溶液，搅拌使其充分溶解，之后加入丙烯酸，并搅拌均匀，搅拌时间以2小时为宜；然后，在搅拌条件下，加入海藻酸钠与丙烯酸质量的4％的蒙脱土，并搅拌均匀，搅拌时间以1小时为宜；之后，在搅拌条件下，加入交联剂N，N’亚甲基双丙烯酰胺，并搅拌均匀，搅拌时间以1小时为宜，最后，在搅拌条件下，加入引发剂过硫酸铵，并搅拌均匀，搅拌时间以4小时为宜；搅拌均匀后，使混合液在30℃的无氧氛围条件下进行反应，反应结束后将海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶取出分别用无水乙醇、去离子水进行清洗三次。制得海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。

实例4

将海藻酸钠溶于去离子水，得到浓度为1wt％的海藻酸钠溶液，搅拌使其充分溶解，之后加入丙烯酸，并搅拌均匀，搅拌时间以2小时为宜；然后，在搅拌条件下，加入海藻酸钠与丙烯酸质量的6％的蒙脱土，并搅拌均匀，搅拌时间以1小时为宜；之后，在搅拌条件下，加入交联剂N，N’亚甲基双丙烯酰胺，并搅拌均匀，搅拌时间以1小时为宜，最后，在搅拌条件下，加入引发剂过硫酸铵，并搅拌均匀，搅拌时间以4小时为宜；搅拌均匀后，使混合液在30℃的无氧氛围条件下进行反应，反应结束后将海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶取出分别用无水乙醇、去离子水进行清洗三次。制得海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。

实例5

将海藻酸钠溶于去离子水，得到浓度为1wt％的海藻酸钠溶液，搅拌使其充分溶解，之后加入丙烯酸，并搅拌均匀，搅拌时间以2小时为宜；然后，在搅拌条件下，加入海藻酸钠与丙烯酸质量的8％的蒙脱土，并搅拌均匀，搅拌时间以1小时为宜；之后，在搅拌条件下，加入交联剂N，N’亚甲基双丙烯酰胺，并搅拌均匀，搅拌时间以1小时为宜，最后，在搅拌条件下，加入引发剂过硫酸铵，并搅拌均匀，搅拌时间以4小时为宜；搅拌均匀后，使混合液在30℃的无氧氛围条件下进行反应，反应结束后将海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶取出分别用无水乙醇、去离子水进行清洗三次。制得海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。

表1为海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶吸水性能测试结果

Claims (2)

1.一种海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶，其特征在于海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶由以下原料组成：海藻酸钠、去离子水、丙烯酸、交联剂、引发剂、蒙脱土，所述海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶，利用引发剂和交联剂在30℃条件下通过溶液聚合海藻酸钠、丙烯酸与蒙脱土制备海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。

2.根据权利要求1所述海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶，其特征在于，上述海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶的制备方法，其主要步骤为：

第一步：将海藻酸钠溶于30毫升去离子水中，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到浓度为1wt％的海藻酸钠溶液；在海藻酸钠溶液中加入丙烯酸，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到海藻酸钠与丙烯酸的混合溶液；在此混合溶液中加入蒙脱土，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到海藻酸钠、丙烯酸和蒙脱土的混合溶液；在本次得到的混合溶液中加入交联剂N，N’亚甲基双丙烯酰胺，用磁力搅拌器搅拌均匀。最后加入引发剂过硫酸铵，用磁力搅拌器混合均匀，制得均匀的混合溶液。

第二步：将第一步得到的均匀混合溶液置于无氧氛围中，隔绝氧气。30℃下反应2小时，最终制得本发明专利的海藻酸钠交联丙烯酸与蒙脱土水凝胶。

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