CN111036179A - 复合水凝胶及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例发明了一种复合水凝胶及制备方法，包括以下组分：海藻酸盐18％～36％、磷酸氢盐5％～14％、氧化铝1％～3％、凹凸棒土24％～58％和硝酸钙11％～24％。本发明实施例通过采用海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土和硝酸钙构成复合水凝胶，在海藻酸盐和硝酸钙交联的同时，利用磷酸氢盐和硝酸钙反应生成羟磷酸钙和磷酸钙的矿物粒子，均匀分布在海藻酸盐和硝酸钙交联形成的网状结构内，结构牢固可靠，增加了水凝胶的机械强度和力学稳定性；另外，同时加入氧化铝和凹凸棒土与海藻酸盐和硝酸钙的聚合物体系相结合，构成的水凝胶的微球，利用氧化铝表面官能团、凹凸棒土层状晶体结构和多孔特性提高复合水凝胶的吸附能力。

Description

复合水凝胶及制备方法

技术领域

本发明实施例涉及污水处理技术领域，尤其是一种复合水凝胶及制备方法。

背景技术

有机染料广泛应用于染色、印刷和纺织工业，近年来发展中国家快速增长的纺织工业造成大量染料废水未经有效处理直接进入到自然水体，对水生动植物的健康和公共安全造成危害。亚甲基蓝是印染行业中最常使用的一种阳离子有机染料，也是印染废水中的一种主要污染物。当含有亚甲基蓝的废水接触到眼睛后，可导致眼睑刺激性发炎并伴有强烈灼烧感。亚甲基蓝急性暴露可对人体造成眩晕、呕吐、休克甚至瘫痪等严重生命威胁。

向印染废水中投加高效吸附剂，是印染废水脱色处理中一种最常见的技术手段，具有操作简单、成本低廉、效率高等优点。水凝胶是通过向具有网状结构的高分子聚合物中引入交联剂形成的三维高分子交联聚合物，在水溶液里可发生吸水溶胀，对有机染料有很好的吸附容量，是一种重要的吸附材料。水凝胶依其原料来源不同，可分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶。天然高分子凝胶多以海藻酸盐为原料，吸附容量大，潜在毒性小，但机械强度差；化学合成凝胶结构稳定性，但生物毒性大，制备工艺要求，产品废弃后会对环境产生较大的负面影响。

已有的工艺提供了聚乙烯醇-壳聚糖改性法、固定氧化石墨烯法等方法提高海藻酸钠微球强度，但吸附容量显著下降。另外，采用戊二醛-酸凝聚改性法和锂蒙脱石包埋法可提高改性后的海藻酸钠凝胶吸附量，但制备工艺复杂，原料昂贵、毒性大，不利用规模化生产和工业化应用，因此，急需开发一种机械强度高且高吸附能力，对环境安全无毒的凝胶。

发明内容

提供该发明内容部分以便以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。该发明内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

为解决上述技术问题，本发明第一方面，提供一种复合水凝胶，包括以下组分：海藻酸盐18％～36％、磷酸氢盐5％～14％、氧化铝1％～3％、凹凸棒土24％～58％和硝酸钙11％～24％。

可选地，所述复合水凝胶为内部具有纳米级孔穴通道的网状结构。

可选地，所述海藻酸盐包括海藻酸钠、海藻酸钾和海藻酸镁中的至少一种。

可选地，所述磷酸氢盐包括磷酸氢钠、磷酸氢钾和磷酸氢镁中的至少一种。

为解决上述技术问题，本发明第二方面，还提供一种复合水凝胶的制备方法，包括如下述步骤：

配置海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液；

将所述海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液混合搅拌得到混合液A；

将预设质量的氧化铝加入至所述混合液A中并持续搅拌得到混合液B；

将预设质量且预先烘干的凹凸棒土加入至所述混合液B中得到混合液C；

在搅拌状态下将所述混合液C加入至预先配置好的硝酸钙溶液中，形成包括复合水凝胶的混合物，其中，在所述混合物中所述海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土和硝酸钙的组分分别为：18％～36％、5％～14％、1％～3％、24％～58％和11％～24％。

可选地，所述在搅拌状态下将所述混合液C加入至预先配置好的硝酸钙溶液中，形成包括复合水凝胶的混合物之后，还包括：

将所述复合水凝胶进行过滤处理；

用去离子水清洗经过过滤处理后的所述复合水凝胶。

可选地，所述混合液C和硝酸钙溶液的反应环境的酸碱度为5～10。

可选地，所述反应环境的酸碱度由氨水和磷酸进行调节，所述氨水和磷酸的质量占比为1：4。

可选地，所述硝酸钙溶液的质量浓度为0.02～0.06克/毫升。

可选地，所述海藻酸盐和磷酸氢盐分别为海藻酸钠和磷酸氢镁，所述配置海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液，包括：

将所述海藻酸钠用去离子水配置得到质量浓度为0.03～0.08克/毫升的海藻酸钠溶液；

将所述磷酸氢镁用去离子水配置得到质量浓度为0.01～0.04克/毫升的磷酸氢镁溶液。

本发明实施例的有益效果为：通过采用海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土和硝酸钙构成复合水凝胶，在海藻酸盐和硝酸钙交联的同时，利用磷酸氢盐和硝酸钙反应生成羟磷酸钙和磷酸钙的矿物粒子，均匀分布在海藻酸盐和硝酸钙交联形成的网状结构内，结构牢固可靠，增加了水凝胶的机械强度和力学稳定性；另外，同时加入氧化铝和凹凸棒土与海藻酸盐和硝酸钙的聚合物体系相结合，利用氧化铝表面官能团、凹凸棒土层状晶体结构和多孔特性提高复合水凝胶的吸附能力。

附图说明

结合附图并参考以下具体实施方式，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，原件和元素不一定按照比例绘制。

图1为本发明实施例所得复合水凝胶的微球的原貌示意图；

图2为本发明一个实施例中所得复合水凝胶与传统海藻酸钠凝胶对亚甲基蓝染料的吸附对比曲线示意图；

图3为本发明一个实施例中所得复合水凝胶与传统海藻酸钠凝胶在不同温度下对亚甲基蓝染料的饱和吸附量的对比示意图；

图4为本发明实施例复合水凝胶制备方法的基本流程示意图；

图5为本发明实施例清洗符合水凝胶的基本流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元一定为不同的装置、模块或单元，也并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案以及本发明的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

请参照图1至图3，本发明提供了一种复合水凝胶，包括以下组分：海藻酸盐18％～36％、磷酸氢盐5％～14％、氧化铝1％～3％、凹凸棒土24％～58％和硝酸钙11％～24％。

本实施例提供的复合水凝胶由海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土、硝酸钙构成，海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土、硝酸钙的组份分别为：18％～36％、5％～14％、1％～3％、24％～58％和11％～24％。本发明一个实施例中复合水凝胶采用的是原位合成纳米级羟磷酸钙法，在凝胶内部引入矿物颗粒，并同时加入氧化铝和凹凸棒土制备海藻酸盐的复合水凝胶的微球。在反应过程中，磷酸氢盐和硝酸钙反应生成羟磷酸钙和磷酸钙两种矿物颗粒，这些矿物颗粒和凹凸棒土表面的Si-O键共同作用，强化海藻酸盐与钙离子交联形成的网状结构，以提高水凝胶的强度；将氧化铝和凹凸棒土分散在聚合介质内，复合水凝胶为内部具有纳米级孔穴通道的网状结构，利用其多孔特性提高复合水凝胶的吸附容量，并将这两种吸附促进剂(氧化铝和凹凸棒土)与海藻酸盐和硝酸钙的聚合物体系相结合，利用氧化铝表面官能团、凹凸棒土层状晶体结构和内部纳米级孔穴通道增强凝胶吸附性的复合水凝胶微球。

在实施时，复合水凝胶的反应环境的酸碱度为5～10，反应环境是指海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土、硝酸钙进行反应制得复合水凝胶的环境，反应环境的酸碱度由氨水和磷酸调节实现，以反应环境的pH＝8.4为例，氨水和磷酸的质量占比为1：4，复合水凝胶的组份组成为：海藻酸盐：36％、磷酸氢盐：14％、氧化铝：3％、凹凸棒土：24％、硝酸钙：23％，所述磷酸氢盐和所述硝酸钙在pH＝8.4的环境下，生成羟磷酸钙的矿物微粒；该矿物颗粒和凹凸棒土表面的Si-O键共同作用，强化海藻酸盐与钙离子交联形成的网状结构，以提高水凝胶的机械强度；其中，凹凸棒土是具链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，凹凸棒土的内部纳米级孔穴通道的蜂窝状结构可提高凝胶微球的孔隙度，增强凝胶吸附性。

在一些实施例中，以复合水凝胶的组份组成为：海藻酸盐：18％、磷酸氢盐：12％、氧化铝：1％、凹凸棒土：58％、硝酸钙：11％为例，或者将复合水凝胶的组份组成为：海藻酸盐：20％、磷酸氢盐：10％、氧化铝：2％、凹凸棒土：48％、硝酸钙：20％，海藻酸盐又称海藻酸胶、褐藻酸盐或藻酸盐，是海藻酸的盐类，由(1→4)-β-交联的D-甘露糖醛酸和(1→4)-α-交联的古洛糖醛酸组成的长链聚合物，海藻酸盐溶液遇Ca2+即形成凝胶，通过调节氨水和磷酸的质量占比即可将实现调节反应环境的pH值，当然，反应环境的酸碱度还可以通过其它方式进行调节，能实现海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土、硝酸钙进行反应制得复合水凝胶即可，通过将磷酸氢盐和所述硝酸钙反应生成羟磷酸钙的矿物微粒；该矿物颗粒和凹凸棒土表面的Si-O键共同作用，强化海藻酸盐与钙离子交联形成的网状结构，以提高水凝胶的机械强度；通过加入氧化铝以提高凝胶表面的憎水性，并通过阳离子架桥作用辅助吸附染料，从而去除水中的染料；而凹凸棒土是具链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物，凹凸棒土可有效提高凝胶微球的孔隙度，使得其对染料具有较强的吸附能力。

本实施例通过采用海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土和硝酸钙构成复合水凝胶，在海藻酸盐和硝酸钙交联的同时，利用磷酸氢盐和硝酸钙反应生成羟磷酸钙和磷酸钙的矿物粒子，均匀分布在海藻酸盐和硝酸钙交联形成的网状结构内，结构牢固可靠，增加了水凝胶的机械强度和力学稳定性；另外，同时加入氧化铝和凹凸棒土与海藻酸盐和硝酸钙的聚合物体系相结合，构成的水凝胶的微球，利用氧化铝表面官能团、凹凸棒土层状晶体结构和多孔特性提高复合水凝胶的吸附能力。

在一些实施例中，所述海藻酸盐包括海藻酸钠、海藻酸钾和海藻酸镁中的至少一种，磷酸氢盐包括磷酸氢钠、磷酸氢钾和磷酸氢镁中的至少一种。碳酸氢盐含有碳酸氢根离子。在具体实施时，海藻酸盐和磷酸氢盐不局限于上述的物质，海藻酸盐和磷酸氢盐还可以采用其它的能分别提供海藻酸和磷酸氢根离子的物质即可。

以海藻酸钠和磷酸氢镁为例，本实施例提供的复合水凝胶的组份为：海藻酸钠：18％、磷酸氢镁：12％、氧化铝：1％、凹凸棒土：58％、硝酸钙：11％，当然，海藻酸钠、磷酸氢镁、氧化铝、凹凸棒土和硝酸钙还可以采用其它百分比，例如将复合水凝胶的组份设计为：海藻酸钠：30％、磷酸氢镁：12％、氧化铝：2％、凹凸棒土：46％、硝酸钙：10％，或者将复合水凝胶的组份设计为：海藻酸钠：35％、磷酸氢镁：6％、氧化铝：1％、凹凸棒土：45％、硝酸钙：13％，能在海藻酸钠与硝酸钙交联的同时，利用磷酸氢镁和硝酸钙在合适pH环境下反应生成羟磷酸钙和磷酸钙两种矿物粒子，羟磷酸钙和磷酸钙两种矿物粒子均匀分布在海藻酸钠/钙离子的网状结构内，且将氧化铝和凹凸棒土分散在聚合介质内即可。海藻酸钠与硝酸钙交联形成的网状结构内，界面结合牢固，增强水凝胶的力学稳定性，提高凝胶网状结构的机械强度，而氧化铝和凹凸棒土分散在聚合介质内，利用其多孔特性提高复合水凝胶对染料的吸附容量，并将这两种吸附促进剂(氧化铝和凹凸棒土)与海藻酸钠/硝酸钙的聚合物体系相结合，利用氧化铝表面官能团、凹凸棒土层状晶体结构和内部纳米级孔穴通道增强凝胶吸附性。

在一个可选实施例中，请参照图4，图4是本发明一个实施例复合水凝胶的制备方法的基本流程示意图。

如图4所示，本发明提供的复合水凝胶的制备方法包括如下述步骤：

S1100、配置海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液；

海藻酸盐溶液和磷酸氢盐溶液是预选配置好的，配置海藻酸盐溶液需要用到海藻酸盐，配置磷酸氢盐溶液需要用到磷酸氢盐，其中，所述海藻酸盐包括海藻酸钠、海藻酸钾和海藻酸镁中的至少一种，磷酸氢盐包括磷酸氢钠、磷酸氢钾和磷酸氢镁中的至少一种，在实施时，所述海藻酸盐的水溶液为海藻酸钠水溶液，所述磷酸氢盐的水溶液为磷酸氢镁溶液，用去离子水依次配置质量浓度为0.01～0.04克/毫升的磷酸氢镁溶液和质量浓度为0.03～0.08克/毫升的海藻酸钠溶液。

S1200、将所述海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液混合搅拌得到混合液A；

配置好海藻酸盐溶液和磷酸氢盐溶液后，将该海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液进行混合搅拌，在实施时，将等体积的海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液倒入反应器皿中进行搅拌得到混合液A。在混合海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液时，还可以将反应环境的温度设置为50℃并用磁力搅拌器搅拌，例如搅拌1个小时、1.5小时或者2个小时即可得到混合液A。

S1300、将预设质量的氧化铝加入至所述混合液A中并持续搅拌得到混合液B；

取预设质量的氧化铝加入至混合液A中进行搅拌，在实施时，可以取0.5克、0.7克或者0.9克氧化铝，在搅拌状态下将氧化铝加入到混合液A中，并持续搅拌一段时间，例如搅拌30分钟、45分钟或者50分钟。

S1400、将预设质量且预先烘干的凹凸棒土加入至所述混合液B中得到混合液C；

取预设质量(例如3克、4克或者5克)凹凸棒土进行烘干处理，例如将4克凹凸棒土置于烘箱内干燥2小时，然后在搅拌状态下将干燥的凹凸棒土加入至混合液C中，并持续搅拌半个小时。

S1500、在搅拌状态下将所述混合液C加入至预先配置好的硝酸钙溶液中，形成包括复合水凝胶的混合物，其中，在所述混合物中所述海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土和硝酸钙的组分分别为：18％～36％、5％～14％、1％～3％、24％～58％和11％～24％。

使用硝酸钙和去离子水配置硝酸钙溶液，配置好的硝酸钙溶液的质量浓度为0.02～0.06克/毫升，以硝酸钙溶液的质量浓度为0.04克/毫升为例，在搅拌状态下将混合液C加入至硝酸钙溶液中，在实施时，可以通过使用注射器将混合液C逐滴加入至硝酸钙溶液中形成如上述的复合水凝胶，形成的水凝胶的微球继续在硝酸钙溶液中搅拌以使反应充分完成。

本实施例通过采用海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土和硝酸钙构成复合水凝胶，在海藻酸盐和硝酸钙交联的同时，利用磷酸氢盐和硝酸钙反应生成羟磷酸钙和磷酸钙的矿物粒子，均匀分布在海藻酸盐和硝酸钙交联形成的网状结构内，结构牢固可靠，增加了水凝胶的机械强度和力学稳定性；另外，同时加入氧化铝和凹凸棒土与海藻酸盐和硝酸钙的聚合物体系相结合，构成的水凝胶的微球，利用氧化铝表面官能团、凹凸棒土层状晶体结构和多孔特性提高复合水凝胶的吸附能力。

在一些可选实施例中，反应制得的混合物中还包括杂质，可以将混合物进行过滤以去除杂质，请参照图5，图5是本发明一个实施例清洗符合水凝胶的基本流程示意图。

如图5所示，所述在搅拌状态下将所述混合液C加入至预先配置好的硝酸钙溶液中，形成包括复合水凝胶的混合物之后，还包括：

S1600、将所述复合水凝胶进行过滤处理；

在步骤S1500中形成的混合物中包括复合水凝胶微球和其它杂质，例如凹凸棒土携带的不参与反应的泥土杂质等，需要进行过滤以去除杂质，在实施时，可以将混合物经筛网过滤。

S1700、用去离子水清洗经过过滤处理后的所述复合水凝胶。

筛网过滤后再用去离子水进行清洗以得到复合水凝胶的微球，为提高复合水凝胶的洁净度，可以用去离子水反复清洗多次，例如用去离子水清洗3次、5次或者6次，即得到高强度高吸附性的复合水凝胶微球。

在一些可选实施例中，所述混合液C和硝酸钙溶液的反应环境的酸碱度为5～10。反应环境的酸碱度由氨水和磷酸进行调节，以氨水和磷酸的质量占比为1：4为例，反应环境的pH＝8.3，磷酸氢镁和所述硝酸钙在pH＝8.3的环境下，生成羟磷酸钙的矿物微粒，矿物颗粒和所述凹凸棒土表面的Si-O键共同作用，强化海藻酸钠与钙离子交联形成的网状结构，以提高水凝胶的强度。

在一些可选实施例中，以海藻酸钠和磷酸氢镁为例，本发明提供的复合水凝胶由海藻酸钠、磷酸氢镁、氧化铝、凹凸棒土、硝酸钙、氨水和磷酸制成；复合水凝胶由以下组份组成：海藻酸钠：36％；磷酸氢镁：13％；氧化铝：3％；凹凸棒土：24％；硝酸钙：24％；所述氨水和磷酸的质量占比为1：4，用于调节所述磷酸氢镁和所述硝酸钙在pH＝8.4的环境下，生成羟磷酸钙的矿物微粒，在海藻酸盐和硝酸钙交联的同时，利用磷酸氢盐和硝酸钙反应生成羟磷酸钙和磷酸钙的矿物粒子，均匀分布在海藻酸盐和硝酸钙交联形成的网状结构内，结构牢固可靠，增加了水凝胶的机械强度和力学稳定性；另外，同时加入氧化铝和凹凸棒土与海藻酸盐和硝酸钙的聚合物体系相结合，构成的复合水凝胶的微球，利用氧化铝表面官能团、凹凸棒土层状晶体结构和多孔特性提高复合水凝胶的吸附能力。

所述复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)用去离子水依次配制质量浓度为0.06克/毫升的海藻酸钠水溶液和0.02克/毫升的磷酸氢镁水溶液；

2)将步骤1)中的两种溶液等体积混合，升温至50℃后，用磁力搅拌器搅拌1.5小时得到混合液A；

3)取0.5克氧化铝，在快速搅拌下加入到混合液A中得到的混合液B，继续搅拌0.5小时；

4)取4克凹凸棒土置于102℃烘箱内干燥2小时，然后在快速搅拌下加入到混合液B中得到的混合液C，之后继续维持快速搅拌0.5小时；

5)配制质量浓度为0.04克/毫升的硝酸钙水溶液，在快速搅拌下将混合液C用注射器逐滴加入硝酸钙溶液中，形成的复合水凝胶的微球继续在硝酸钙溶液中搅拌。

6)将步骤5中得到的凝胶经筛网过滤后，用去离子水清洗5次，即得到高强度高吸附性的复合水凝胶的微球。

在另一个实施例中，所述复合水凝胶由以下组份组成：海藻酸钠：28％；磷酸氢镁：9％：氧化铝：3％；凹凸棒土：46％；硝酸钙：14％；所述氨水和磷酸调节pH＝10的环境，所述磷酸氢镁和所述硝酸钙反应生成羟磷酸钙的矿物微粒，在海藻酸盐和硝酸钙交联的同时，利用磷酸氢盐和硝酸钙反应生成羟磷酸钙和磷酸钙的矿物粒子，均匀分布在海藻酸盐和硝酸钙交联形成的网状结构内，结构牢固可靠，增加了水凝胶的机械强度和力学稳定性；另外，同时加入氧化铝和凹凸棒土与海藻酸盐和硝酸钙的聚合物体系相结合，构成的复合水凝胶的微球，利用氧化铝表面官能团、凹凸棒土层状晶体结构和多孔特性提高复合水凝胶的吸附能力。

所述复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)用去离子水依次配制质量浓度为0.03克/毫升的海藻酸钠水溶液和0.01克/毫升的磷酸氢镁水溶液；

2)将步骤1)中的两种溶液按体积比4：1混合，升温至50℃后，用磁力搅拌器搅拌1.5小时得到混合液A；

3)取0.7克氧化铝，在快速搅拌下加入到步骤⑵得到的混合液中，继续搅拌0.5小时得到混合液B；

4)取10克凹凸棒土置于102℃烘箱内干燥2小时，然后在快速搅拌下加入到混合液B中得到的混合液C，之后继续维持快速搅拌0.5小时；

5)配制质量浓度为0.03克/毫升的硝酸钙水溶液，在快速搅拌下将混合液C用注射器逐滴加入硝酸钙溶液中，形成的水凝胶微球继续在硝酸钙溶液中搅拌。

6)将步骤5中得到的凝胶经筛网过滤后，用去离子水清洗5次，即得到高强度高吸附性的复合水凝胶的微球。

在一些可选实施例中，所述复合水凝胶由以下组份组成：海藻酸钠：18％；磷酸氢镁：14％：氧化铝：1％；凹凸棒土：56％；硝酸钙：11％；所述氨水和磷酸调节反应环境的pH＝6,磷酸氢镁和所述硝酸钙在pH＝6的环境下，生成羟磷酸钙的矿物微粒，在海藻酸盐和硝酸钙交联的同时，利用磷酸氢盐和硝酸钙反应生成羟磷酸钙和磷酸钙的矿物粒子，均匀分布在海藻酸盐和硝酸钙交联形成的网状结构内，结构牢固可靠，增加了水凝胶的机械强度和力学稳定性；另外，同时加入氧化铝和凹凸棒土与海藻酸盐和硝酸钙的聚合物体系相结合，构成的复合水凝胶的微球，利用氧化铝表面官能团、凹凸棒土层状晶体结构和多孔特性提高复合水凝胶的吸附能力。

所述复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)用去离子水依次配制质量浓度为0.08克/毫升的海藻酸钠水溶液和0.04克/毫升的磷酸氢镁水溶液；

2)将步骤1)中的两种溶液按体积比1:6混合，升温至50℃后，用磁力搅拌器搅拌1.5小时得到混合液A；

3)取0.5克氧化铝，在快速搅拌下加入到混合液A中得到的混合液B，继续搅拌0.5小时；

4)取25克凹凸棒土置于102℃烘箱内干燥2小时，然后在快速搅拌下加入到混合液B中得到的混合液C，之后继续维持快速搅拌0.5小时；

5)配制质量浓度为0.05克/毫升的硝酸钙水溶液，在快速搅拌下将混合液C用注射器逐滴加入硝酸钙溶液中，形成的水凝胶微球继续在硝酸钙溶液中搅拌。

6)将步骤5)中得到的凝胶经筛网过滤后，用去离子水清洗5次，即得到高强度高吸附性的复合水凝胶的微球。

以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中发明的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本发明的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (10)

1.一种复合水凝胶，其特征在于，包括以下组分：海藻酸盐18％～36％、磷酸氢盐5％～14％、氧化铝1％～3％、凹凸棒土24％～58％和硝酸钙11％～24％。

2.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，所述复合水凝胶为内部具有纳米级孔穴通道的网状结构。

3.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，所述海藻酸盐包括海藻酸钠、海藻酸钾和海藻酸镁中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，所述磷酸氢盐包括磷酸氢钠、磷酸氢钾和磷酸氢镁中的至少一种。

5.一种复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下述步骤：

配置海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液；

将所述海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液混合搅拌得到混合液A；

将预设质量的氧化铝加入至所述混合液A中并持续搅拌得到混合液B；

将预设质量且预先烘干的凹凸棒土加入至所述混合液B中得到混合液C；

在搅拌状态下将所述混合液C加入至预先配置好的硝酸钙溶液中，形成包括复合水凝胶的混合物，其中，在所述混合物中所述海藻酸盐、磷酸氢盐、氧化铝、凹凸棒土和硝酸钙的组分分别为：18％～36％、5％～14％、1％～3％、24％～58％和11％～24％。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述在搅拌状态下将所述混合液C加入至预先配置好的硝酸钙溶液中，形成包括复合水凝胶的混合物之后，还包括：

将所述复合水凝胶进行过滤处理；

用去离子水清洗经过过滤处理后的所述复合水凝胶。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合液C和硝酸钙溶液的反应环境的酸碱度为5～10。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述反应环境的酸碱度由氨水和磷酸进行调节，所述氨水和磷酸的质量占比为1：4。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸钙溶液的质量浓度为0.02～0.06克/毫升。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述海藻酸盐和磷酸氢盐分别为海藻酸钠和磷酸氢镁，所述配置海藻酸盐的水溶液和磷酸氢盐的水溶液，包括：

将所述海藻酸钠用去离子水配置得到质量浓度为0.03～0.08克/毫升的海藻酸钠溶液；

将所述磷酸氢镁用去离子水配置得到质量浓度为0.01～0.04克/毫升的磷酸氢镁溶液。

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