CN111495338A - 一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料及其制法 - Google Patents

一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水凝胶材料技术领域，且公开了一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，包括以下配方原料及组分：巯基化壳聚糖、丙烯酸、丙烯酰胺、改性纤维素包覆Fe3O4微球、引发剂。该一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，N‑乙酰‑L‑半胱氨酸与壳聚糖中发生酯化反应，得到巯基化壳聚糖，巯基再与烯键交联聚合，通过化学键的键合作用，实现壳聚糖接枝聚丙烯基聚合物，壳聚糖幅增强聚丙烯基水凝胶的降解性能和亲水性能，同时可以与Cu2+、Cd2+，以及亚甲基蓝进行络合作用，达到吸附的效果，改性纤维素包覆Fe3O4微球，改善了纳米Fe3O4与聚丙烯基水凝胶的相容性，Fe3O4具有优异的磁性，可以通过外加磁场，对水凝胶吸附材料进行磁性回收。

Description

一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料及其制法
技术领域
本发明涉及水凝胶材料技术领域，具体为一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料及其制法。
背景技术
有害的化学物质加入水体环境中，会造成水的使用价值降低或丧失，导致水污染，污染物主要来源于生活污水、工业废水、农业污水等，污染物主要有酸、碱、以及铜、镉等重金属离子及其化合物；芳香族化合物、卤化物等有机毒物，微生物分解污水中的有机物时，会消耗水中的氧气，影响水生生物的生命，当水中溶解氧耗尽后，有机物开始进行厌氧分解，产生硫化氢等有毒气体，使水质进一步恶化，这些污染物会毒死水生生物，影响饮用水源，危害人类的正常生活生产活动。
目前对于水污染处理方法主要有化学沉淀法、氧化还原法、生物降解法、物料吸附法、物理絮凝法等，水凝胶是一种亲水性很强的三维网络结构凝胶，内部存在交联网络，可以在水中迅速溶胀，并且可以保持大量体积的水而不溶解，聚丙烯基水凝胶中存在大量的交联网络，以及丰富的官能团，如羟基、氨基、羧基等可以与金属离子，以及阳离子染料如亚甲基蓝等，通过络合反应，进行吸附，可以起到污水净化的效果，但是目前的聚丙烯基水凝胶的降解性很差，在污水处理时难以进行回收，很容易导致二次污染。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料及其制法，解决了聚丙烯基水凝胶材料降解性很差的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：10-34份巯基化壳聚糖、22-28份丙烯酸、34-40份丙烯酰胺、4-10份改性纤维素包覆Fe3O4微球、6-12份引发剂。
优选的，所述引发剂为过硫酸钾。
优选的，所述巯基化壳聚糖制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，两者体积比为1:2.5-3.5，再加入壳聚糖和N-乙酰-L-半胱氨酸，将反应瓶置于超声分散仪中，在40-70℃下进行超声分散处理20-60min，超声频率为20-30KHz，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至40-60℃，匀速搅拌3-6h，再加入缩合剂1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和脱水剂二环己基碳二亚胺，搅拌均匀后加入醋酸，调节溶液pH至4-6，升温至60-80℃，匀速搅拌反应4-10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体产物置于透析袋中加入蒸馏水，进行透析除杂过程，制备得到巯基化壳聚糖。
优选的，所述壳聚糖、N-乙酰-L-半胱氨酸、1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和二环己基碳二亚胺的质量比为1:6-10:3-5:5-8。
优选的，所述改性纤维素包覆Fe3O4微球制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水、纤维素、FeCl2和FeCl3，搅拌均匀后，加入氨水调节溶液pH至8-10，将反应瓶置于油浴锅中，加热至60-80℃，反应2-3h，再加入海藻酸钠，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至140-160℃，反应12-20h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到海藻酸钠修饰的改性纤维素包覆Fe3O4微球。
优选的，所述纤维素、FeCl2、FeCl3和海藻酸钠的质量比为20-32:1:1.28:4-8。
优选的，所述可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中通入氮气排出空气，加入蒸馏水、22-28份丙烯酸和34-40份丙烯酰胺，搅4-10份改性纤维素包覆Fe3O4微球，拌均匀后加入6-12份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温冷却仪中，在5-10℃下反应6-12h，再加入10-34份巯基化壳聚糖，升温至30-50℃，匀速搅拌反应3-6h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料。
优选的，所述低温冷却仪包括冷却仪，冷却仪表面固定连接有支撑架，支撑架表面设置有过孔，支撑架活动连接有仪器夹，仪器夹表面设置有凹槽，仪器夹活动连接有弹簧夹，弹簧夹活动连接有伸缩夹。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，通过N-乙酰-L-半胱氨酸中的羧基，与壳聚糖中的羟基发生酯化反应，得到巯基化壳聚糖，巯基化壳聚糖中的巯基再与丙烯酰胺和丙烯酸中的烯键交联聚合，通过化学键的键合作用，实现壳聚糖接枝聚丙烯基聚合物，壳聚糖具有优异的生物降解性能，壳聚糖作为聚丙烯基聚合物的单体，可以大幅增强聚丙烯基水凝胶的降解性能，并且壳聚糖具有大量的羟基和氨基，不仅增强了水凝胶材料的亲水性能，同时可以与Cu2+、Cd2+等重金属离子，以及亚甲基蓝等阳离子染料进行络合作用，达到吸附的效果。
该一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，通过原位包覆法，在纳米Fe3O4的外层形成一层纤维素薄膜，再通过海藻酸钠的修饰，与纤维素产生交联网络，形成改性纤维素包覆Fe3O4微球，使纳米Fe3O4与聚丙烯基水凝胶具有良好的相容性，Fe3O4具有优异的磁性，可以通过外加磁场，对水凝胶吸附材料进行磁性回收，避免二次污染，并且海藻酸钠和纤维素也具有优异的生物降解性，可以改善水凝胶材料的降解性能，并且海藻酸钠也具有大量的羧基和羟基，可以增强水凝胶吸附材料的亲水性能和吸附性能。
附图说明
图1是本发明低温冷却仪结构正面示意图；
图2是本发明仪器夹调节示意图；
图3是本发明仪器夹正面示意图。
1、冷却仪；2、支撑架；3、过孔；4、仪器夹；5、凹槽；6、弹簧夹；7、伸缩夹。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：10-34份巯基化壳聚糖、22-28份丙烯酸、34-40份丙烯酰胺、4-10份改性纤维素包覆Fe3O4微球、6-12份引发剂，引发剂为过硫酸钾。
巯基化壳聚糖制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，两者体积比为1:2.5-3.5，再加入壳聚糖和N-乙酰-L-半胱氨酸，将反应瓶置于超声分散仪中，在40-70℃下进行超声分散处理20-60min，超声频率为20-30KHz，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至40-60℃，匀速搅拌3-6h，再加入缩合剂1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和脱水剂二环己基碳二亚胺，其中壳聚糖、N-乙酰-L-半胱氨酸、1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和二环己基碳二亚胺的质量比为1:6-10:3-5:5-8，搅拌均匀后加入醋酸，调节溶液pH至4-6，升温至60-80℃，匀速搅拌反应4-10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体产物置于透析袋中加入蒸馏水，进行透析除杂过程，制备得到巯基化壳聚糖。
改性纤维素包覆Fe3O4微球制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水、纤维素、FeCl2和FeCl3，搅拌均匀后，加入氨水调节溶液pH至8-10，将反应瓶置于油浴锅中，加热至60-80℃，反应2-3h，再加入海藻酸钠，其中纤维素、FeCl2、FeCl3和海藻酸钠的质量比为20-32:1:1.28:4-8，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至140-160℃，反应12-20h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到海藻酸钠修饰的改性纤维素包覆Fe3O4微球。
可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中通入氮气排出空气，加入蒸馏水、22-28份丙烯酸和34-40份丙烯酰胺，搅4-10份改性纤维素包覆Fe3O4微球，拌均匀后加入6-12份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温冷却仪中，低温冷却仪包括冷却仪，冷却仪表面固定连接有支撑架，支撑架表面设置有过孔，支撑架活动连接有仪器夹，仪器夹表面设置有凹槽，仪器夹活动连接有弹簧夹，弹簧夹活动连接有伸缩夹，在5-10℃下反应6-12h，再加入10-34份巯基化壳聚糖，升温至30-50℃，匀速搅拌反应3-6h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料。
实施例1
(1)制备巯基化壳聚糖组分1：向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，两者体积比为1:2.5，再加入壳聚糖和N-乙酰-L-半胱氨酸，将反应瓶置于超声分散仪中，在40℃下进行超声分散处理20min，超声频率为20KHz，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至40℃，匀速搅拌3h，再加入缩合剂1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和脱水剂二环己基碳二亚胺，其中壳聚糖、N-乙酰-L-半胱氨酸、1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和二环己基碳二亚胺的质量比为1:6:3:5，搅拌均匀后加入醋酸，调节溶液pH至4，升温至60℃，匀速搅拌反应4h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体产物置于透析袋中加入蒸馏水，进行透析除杂过程，制备得到巯基化壳聚糖组分1。
(2)制备改性纤维素包覆Fe3O4微球组分1：向反应瓶中加入蒸馏水、纤维素、FeCl2和FeCl3，搅拌均匀后，加入氨水调节溶液pH至8，将反应瓶置于油浴锅中，加热至60℃，反应2h，再加入海藻酸钠，其中纤维素、FeCl2、FeCl3和海藻酸钠的质量比为20:1:1.28:4，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至140℃，反应12h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到海藻酸钠修饰的改性纤维素包覆Fe3O4微球组分1。
(3)制备可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料1：向反应瓶中通入氮气排出空气，加入蒸馏水、22份丙烯酸和34份丙烯酰胺，搅4份改性纤维素包覆Fe3O4微球组分1，拌均匀后加入6份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温冷却仪中，低温冷却仪包括冷却仪，冷却仪表面固定连接有支撑架，支撑架表面设置有过孔，支撑架活动连接有仪器夹，仪器夹表面设置有凹槽，仪器夹活动连接有弹簧夹，弹簧夹活动连接有伸缩夹，在5℃下反应6h，再加入34份巯基化壳聚糖组分1，升温至30℃，匀速搅拌反应3h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料1。
实施例2
(1)制备巯基化壳聚糖组分2：向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，两者体积比为1:2.5，再加入壳聚糖和N-乙酰-L-半胱氨酸，将反应瓶置于超声分散仪中，在70℃下进行超声分散处理20min，超声频率为20KHz，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至40℃，匀速搅拌6h，再加入缩合剂1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和脱水剂二环己基碳二亚胺，其中壳聚糖、N-乙酰-L-半胱氨酸、1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和二环己基碳二亚胺的质量比为1:6:5:5，搅拌均匀后加入醋酸，调节溶液pH至6，升温至60℃，匀速搅拌反应10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体产物置于透析袋中加入蒸馏水，进行透析除杂过程，制备得到巯基化壳聚糖组分2。
(2)制备改性纤维素包覆Fe3O4微球组分2：向反应瓶中加入蒸馏水、纤维素、FeCl2和FeCl3，搅拌均匀后，加入氨水调节溶液pH至8，将反应瓶置于油浴锅中，加热至80℃，反应2h，再加入海藻酸钠，其中纤维素、FeCl2、FeCl3和海藻酸钠的质量比为20:1:1.28:8，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至140℃，反应20h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到海藻酸钠修饰的改性纤维素包覆Fe3O4微球组分2。
(3)制备可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料2：向反应瓶中通入氮气排出空气，加入蒸馏水、23.5份丙烯酸和34份丙烯酰胺，搅5份改性纤维素包覆Fe3O4微球组分2，拌均匀后加入7.5份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温冷却仪中，低温冷却仪包括冷却仪，冷却仪表面固定连接有支撑架，支撑架表面设置有过孔，支撑架活动连接有仪器夹，仪器夹表面设置有凹槽，仪器夹活动连接有弹簧夹，弹簧夹活动连接有伸缩夹，在10℃下反应6h，再加入29份巯基化壳聚糖组分2，升温至50℃，匀速搅拌反应3h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料2。
实施例3
(1)制备巯基化壳聚糖组分3：向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，两者体积比为1:3，再加入壳聚糖和N-乙酰-L-半胱氨酸，将反应瓶置于超声分散仪中，在55℃下进行超声分散处理40min，超声频率为25KHz，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至50℃，匀速搅拌4.5h，再加入缩合剂1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和脱水剂二环己基碳二亚胺，其中壳聚糖、N-乙酰-L-半胱氨酸、1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和二环己基碳二亚胺的质量比为1:8:4:6.5，搅拌均匀后加入醋酸，调节溶液pH至5，升温至70℃，匀速搅拌反应8h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体产物置于透析袋中加入蒸馏水，进行透析除杂过程，制备得到巯基化壳聚糖组分3。
(2)制备改性纤维素包覆Fe3O4微球组分3：向反应瓶中加入蒸馏水、纤维素、FeCl2和FeCl3，搅拌均匀后，加入氨水调节溶液pH至9，将反应瓶置于油浴锅中，加热至70℃，反应2.5h，再加入海藻酸钠，其中纤维素、FeCl2、FeCl3和海藻酸钠的质量比为26:1:1.28:6，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至150℃，反应16h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到海藻酸钠修饰的改性纤维素包覆Fe3O4微球组分3。
(3)制备可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料3：向反应瓶中通入氮气排出空气，加入蒸馏水、25份丙烯酸和37份丙烯酰胺，搅7份改性纤维素包覆Fe3O4微球组分3，拌均匀后加入9份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温冷却仪中，低温冷却仪包括冷却仪，冷却仪表面固定连接有支撑架，支撑架表面设置有过孔，支撑架活动连接有仪器夹，仪器夹表面设置有凹槽，仪器夹活动连接有弹簧夹，弹簧夹活动连接有伸缩夹，在8℃下反应10h，再加入22份巯基化壳聚糖组分3，升温至40℃，匀速搅拌反应5h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料3。
实施例4
(1)制备巯基化壳聚糖组分4：向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，两者体积比为1:2.5，再加入壳聚糖和N-乙酰-L-半胱氨酸，将反应瓶置于超声分散仪中，在70℃下进行超声分散处理60min，超声频率为30KHz，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至40℃，匀速搅拌3h，再加入缩合剂1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和脱水剂二环己基碳二亚胺，其中壳聚糖、N-乙酰-L-半胱氨酸、1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和二环己基碳二亚胺的质量比为1:6:5:5，搅拌均匀后加入醋酸，调节溶液pH至6，升温至60℃，匀速搅拌反应10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体产物置于透析袋中加入蒸馏水，进行透析除杂过程，制备得到巯基化壳聚糖组分4。
(2)制备改性纤维素包覆Fe3O4微球组分4：向反应瓶中加入蒸馏水、纤维素、FeCl2和FeCl3，搅拌均匀后，加入氨水调节溶液pH至8，将反应瓶置于油浴锅中，加热至60℃，反应3h，再加入海藻酸钠，其中纤维素、FeCl2、FeCl3和海藻酸钠的质量比为32:1:1.28:4，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至140℃，反应20h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到海藻酸钠修饰的改性纤维素包覆Fe3O4微球组分4。
(3)制备可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料4：向反应瓶中通入氮气排出空气，加入蒸馏水、26.5份丙烯酸和38.5份丙烯酰胺，搅9份改性纤维素包覆Fe3O4微球组分4，拌均匀后加入11份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温冷却仪中，低温冷却仪包括冷却仪，冷却仪表面固定连接有支撑架，支撑架表面设置有过孔，支撑架活动连接有仪器夹，仪器夹表面设置有凹槽，仪器夹活动连接有弹簧夹，弹簧夹活动连接有伸缩夹，在0℃下反应6h，再加入15份巯基化壳聚糖组分4，升温至30℃，匀速搅拌反应6h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料4。
实施例5
(1)制备巯基化壳聚糖组分5：向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，两者体积比为1:3.5，再加入壳聚糖和N-乙酰-L-半胱氨酸，将反应瓶置于超声分散仪中，在70℃下进行超声分散处理60min，超声频率为30KHz，将反应瓶置于恒温水浴锅中加热至60℃，匀速搅拌6h，再加入缩合剂1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和脱水剂二环己基碳二亚胺，其中壳聚糖、N-乙酰-L-半胱氨酸、1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和二环己基碳二亚胺的质量比为1:10:5:8，搅拌均匀后加入醋酸，调节溶液pH至4，升温至80℃，匀速搅拌反应10h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体产物置于透析袋中加入蒸馏水，进行透析除杂过程，制备得到巯基化壳聚糖组分5。
(2)制备改性纤维素包覆Fe3O4微球组分5：向反应瓶中加入蒸馏水、纤维素、FeCl2和FeCl3，搅拌均匀后，加入氨水调节溶液pH至10，将反应瓶置于油浴锅中，加热至60℃，反应2h，再加入海藻酸钠，其中纤维素、FeCl2、FeCl3和海藻酸钠的质量比为20:1:1.28:4，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至140℃，反应12h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到海藻酸钠修饰的改性纤维素包覆Fe3O4微球组分5。
(3)制备可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料5：向反应瓶中通入氮气排出空气，加入蒸馏水、28份丙烯酸和40份丙烯酰胺，搅10份改性纤维素包覆Fe3O4微球组分5，拌均匀后加入6份引发剂过硫酸钾，将反应瓶置于低温冷却仪中，低温冷却仪包括冷却仪，冷却仪表面固定连接有支撑架，支撑架表面设置有过孔，支撑架活动连接有仪器夹，仪器夹表面设置有凹槽，仪器夹活动连接有弹簧夹，弹簧夹活动连接有伸缩夹，在10℃下反应12h，再加入10份巯基化壳聚糖组分5，升温至50℃，匀速搅拌反应6h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料5。
Figure BDA0002466122750000101
综上所述，该一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，通过N-乙酰-L-半胱氨酸中的羧基，与壳聚糖中的羟基发生酯化反应，得到巯基化壳聚糖，巯基化壳聚糖中的巯基再与丙烯酰胺和丙烯酸中的烯键交联聚合，通过化学键的键合作用，实现壳聚糖接枝聚丙烯基聚合物，壳聚糖具有优异的生物降解性能，壳聚糖作为聚丙烯基聚合物的单体，可以大幅增强聚丙烯基水凝胶的降解性能，并且壳聚糖具有大量的羟基和氨基，不仅增强了水凝胶材料的亲水性能，同时可以与Cu2+、Cd2+等重金属离子，以及亚甲基蓝等阳离子染料进行络合作用，达到吸附的效果。
通过原位包覆法，在纳米Fe3O4的外层形成一层纤维素薄膜，再通过海藻酸钠的修饰，与纤维素产生交联网络，形成改性纤维素包覆Fe3O4微球，使纳米Fe3O4与聚丙烯基水凝胶具有良好的相容性，Fe3O4具有优异的磁性，可以通过外加磁场，对水凝胶吸附材料进行磁性回收，避免二次污染，并且海藻酸钠和纤维素也具有优异的生物降解性，可以改善水凝胶材料的降解性能，并且海藻酸钠也具有大量的羧基和羟基，可以增强水凝胶吸附材料的亲水性能和吸附性能。

Claims (8)

1.一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：10-34份巯基化壳聚糖、22-28份丙烯酸、34-40份丙烯酰胺、4-10份改性纤维素包覆Fe3O4微球、6-12份引发剂。
2.根据权利要求1所述的一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾。
3.根据权利要求1所述的一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述巯基化壳聚糖制备方法包括以下步骤：
(1)向体积比为1:2.5-3.5的蒸馏水和乙醇混合溶剂中，加入壳聚糖和N-乙酰-L-半胱氨酸，将溶液在40-70℃下进行超声分散处理20-60min，超声频率为20-30KHz，将溶液加热至40-60℃，匀速搅拌3-6h，再加入缩合剂1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和脱水剂二环己基碳二亚胺，搅拌均匀后加入醋酸，调节溶液pH至4-6，升温至60-80℃，反应4-10h，将溶液除去溶剂，固体产物置于透析袋中加入蒸馏水，进行透析除杂过程，制备得到巯基化壳聚糖。
4.根据权利要求3所述的一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述壳聚糖、N-乙酰-L-半胱氨酸、1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑和二环己基碳二亚胺的质量比为1:6-10:3-5:5-8。
5.根据权利要求1所述的一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述改性纤维素包覆Fe3O4微球制备方法包括以下步骤：
(1)向蒸馏水溶剂中加入纤维素、FeCl2和FeCl3，加入氨水调节溶液pH至8-10，将溶液加热至60-80℃，反应2-3h，再加入海藻酸钠，将溶液转移进反应釜中，加热至140-160℃，反应12-20h，将溶液除去溶剂，洗涤固体产物并干燥，制备得到海藻酸钠修饰的改性纤维素包覆Fe3O4微球。
6.根据权利要求5所述的一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述纤维素、FeCl2、FeCl3和海藻酸钠的质量比为20-32:1:1.28:4-8。
7.根据权利要求1所述的一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料制备方法包括以下步骤：
(1)向加入蒸馏水溶剂中加入22-28份丙烯酸和34-40份丙烯酰胺，搅4-10份改性纤维素包覆Fe3O4微球，拌均匀后加入6-12份引发剂过硫酸钾，物料置于低温冷却仪中，在氮气氛围中，5-10℃下反应6-12h，再加入10-34份巯基化壳聚糖，升温至30-50℃，反应3-6h，将溶液除去溶剂，洗涤固体产物并干燥，制备得到可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料。
8.根据权利要求7所述的一种可降解性磁性聚丙烯基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述低温冷却仪包括冷却仪，所述冷却仪表面固定连接有支撑架，支撑架表面设置有过孔，所述支撑架活动连接有仪器夹，所述仪器夹表面设置有凹槽，所述仪器夹活动连接有弹簧夹，所述弹簧夹活动连接有伸缩夹。
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