專利名稱：具巰基磁性水凝膠及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于吸附材料技術領域，具體涉及一種具巰基磁性水凝膠及其制備方法及對重金屬離子吸附中的應用。
背景技術：
近年來，重金屬在工業(yè)行業(yè)的使用率呈現(xiàn)指數(shù)增長，尤其是隨著采礦業(yè)、蓄電池業(yè)、化石能源業(yè)、電鍍行業(yè)以及電子工業(yè)等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，重金屬污染對人類生存環(huán)境的威脅日益顯著。重金屬進入環(huán)境，會抑制環(huán)境中各級生物的新陳代謝，對人類生理機能，智力等產(chǎn)生危害，同時由于重金屬污染物的持久性、有毒性以及生物化學不可降解性，一旦進入環(huán)境，將在環(huán)境中長期或永久地存在。
水環(huán)境中重金屬離子的去除已是刻不容緩的問題。目前應用較多的去除重金屬的方法主要有化學沉淀法、膜分離法、中和法、離子交換法、共沉淀法以及吸附法。其中吸附法操作方便，對重金屬離子的去除效率高，在重金屬污染治理中最具應用前景，也是最為常用的技術。理想的吸附材料有兩個顯著特征與目標污染物結合力強；比表面積大，有充足的活性位點。目前研究較多的吸附材料是多孔吸附材料，如天然/人工合成沸石分子篩、活性炭、離子樹脂、螯合樹脂等。水凝膠是一種經(jīng)適度交聯(lián)而具有三維網(wǎng)絡結構的新型功能高分子材料，它在水中能夠溶脹并保持大量水分，而其本身又不溶于水，具有很強的親水性、穩(wěn)定性和生物相容性，在水凝膠中存在大量的功能基團，作為新型吸附劑對染料和重金屬的吸附近年來備受關注。專利申請?zhí)朇N200710008807. X公開了一種以丙烯酸單體或丙烯酰胺單體與丙烯酸單體或丙烯酰胺單體或水溶性聚合物通過預聚合反應制備的一種互穿網(wǎng)絡水凝膠的方法。專利申請?zhí)朇N201010573006. X公開了一種低溫光聚合制備水凝膠的新方法。專利申請?zhí)朇N201110092271. O公開了一種網(wǎng)絡聚合物水凝膠及其制備方法，制備采用兩步法，首先利用聚乙二醇PEG與馬來酸酐酯化反應，得端基為羧基的聚乙二醇馬來酸酐雙酯，再將其與N-異丙基丙烯酰胺或丙烯酰胺等功能性單體原位聚合，化學交聯(lián)或UV光引發(fā)交聯(lián)后，其共聚物形成軟網(wǎng)絡微區(qū)，而功能性單體的均聚物形成硬網(wǎng)絡骨架，構成DN網(wǎng)絡聚合物水凝膠。另外，張青梅等(巰基樹脂的合成及對Hg2+的吸附特征.環(huán)境科學研究.2010)報道了使用聚苯乙烯交聯(lián)微球為前驅體，經(jīng)一系列反應合成了一種苯環(huán)上含巰基的離子交換樹脂(巰基樹脂)，研究了巰基樹脂對水中Hg2+的吸附特征。李文波等(化學交聯(lián)聚乙烯醇(PVA)水凝膠的合成、表征及溶脹特性.高分子學報.2006)報道了用環(huán)氧氯丙烷作交聯(lián)劑，制備了一種聚乙烯醇水凝膠，并用FTIR和GPC方法對其結構作了表征。Ozgur Ozay等(Removaloftoxic metal ions with magnetichydrogels. Water Research. 2009)報道了以 2_ 丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)為單體，采用UV光引發(fā)交聯(lián)制備P (AMPS)水凝膠，并對其改性得到磁性復合凝膠，用于重金屬的吸附?，F(xiàn)有的人工合成的高分子水凝膠由于具有氨基、羧基、羥基、巰基等一種或幾種功能基團，對重金屬離子的去除有一定效果，但是現(xiàn)有的人工合成方法大多合成途徑復雜，需要添加交聯(lián)劑、引發(fā)劑，使用有機溶劑，得到的聚合物水凝膠純度不高，影響對重金屬的去除效果，并且吸附完成后對水凝膠的回收也是一個待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種吸附重金屬的具巰基磁性水凝膠的制備和應用。本發(fā)明技術方案是吸附重金屬離子的具巰基磁性水凝膠的制備方法，聚合物水凝膠由丙烯酸羥乙酯、L-半胱氨酸兩種單體和蒸餾水混合經(jīng)輻照聚合得到，并以該聚合物水凝膠為模板原位負載磁性納米鐵；所述丙烯酸羥乙酯單體、L-半胱氨酸單體和蒸餾水混合后，用超聲處理l(T30min，溶液從超聲混勻后開始至輻照結束，以保護氣體隔離氧氣，所述保護氣體為惰性氣體；丙烯酸羥乙酯和L半胱氨酸的混合物與蒸餾水的體積比為I :廣5，L-半胱氨酸單體與丙烯酸羥乙酯單體的摩爾比為I、9^1 ;負載磁性納米鐵的方法是共沉淀法，用于共沉淀反應的鐵鹽溶液中Fe2+ =Fe3+ (mol/mol)為O. 5^0. 7，所用二價鐵鹽為FeSO4. 7H20、FeCl2、FeCl2. 4H20 中的任一種，所用三價鐵鹽為 FeCl3. 6H20、FeCl3 中的任一種； 反應溫度控制在25 30°C;用3 30%(wt%)的氨水或O. 02 O. 2mol/lNa0H控制反應pH在7 9之間。進一步的，所述輻照采用高能射線為6tlCo-Y射線、137Cs-Y射線或電子束，所述輻照劑量為I X 10^1 X IO8Gy,在聚合溫度為-63°c -95°C的溫度條件下進行輻照。進一步的，對聚合物水凝膠采用原位法負載磁性納米鐵，負載于聚合物水凝膠上的磁性納米鐵成分為Fe3O4。進一步的，以聚合物水凝膠為基質(zhì)負載納米Fe3O4的反應是在惰性氣氛下進行的，初始所用蒸餾水中所含氧氣通過鼓泡通惰性氣體3(T50min去除。進一步的，所述的制備方法得到的具巰基磁性水凝膠在水處理中應用，用于除去Cr3+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Ni2+、Zn2+ 金屬離子。具體而言，在聚合物水凝膠上原位負載磁性納米鐵，主要包括以下步驟(I)稱取適量待改性的水凝膠裝入三頸瓶中，加入一定量的蒸餾水，鼓泡通氮氣30 50min除氧；(2)將Fe2+:Fe3+ (mol/mol)為O. 5 O. 7的鐵鹽分別溶于適量蒸餾水中，將上述溶液分別加入到三頸瓶中，機械攪拌下(轉速23(T280r/min)緩慢滴加3% 30%的氨水或O. 02 0. 2mol/L的NaOH，調(diào)節(jié)pH至7 9后，在25 30°C溫度下，惰性氣氛下，繼續(xù)反應12h ；(3)將所得的產(chǎn)物磁分離，傾慮清洗數(shù)次，透析48小時，即得具巰基磁性水凝膠。本發(fā)明得到的具巰基磁性水凝膠對重金屬離子的吸附，具體操作如下具巰基磁性水凝膠對重金屬離子溶液進行吸收，最好在25±5°C下進行恒溫吸附24小時以上(至96小時)，能夠吸附大量重金屬離子。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的具巰基磁性水凝膠具有較好的孔結構，對重金屬離子的吸附以巰基為主，協(xié)同氨基、羧基等功能基團，對Cr3+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Ni2+、Zn2+離子的吸附容量高，可有效吸附、螯合重金屬離子；由于磁性納米鐵的載入，使得水凝膠的機械強度大大增強，使用壽命長。同時由于磁性納米鐵的存在，通過外加磁場，即可實現(xiàn)將水凝膠從水環(huán)境中分離回收。并且本發(fā)明采用高能低溫輻射技術制備磁性水凝膠，無需添加引發(fā)劑，未引入其他雜質(zhì)，保證了水凝膠的純凈，且制備方法簡單，易于操作，生產(chǎn)成本相對較低。


圖I是一實施例給出的具巰基磁性水凝膠對水體中六種重金屬離子的吸附效果；圖2是另一實施例給出的具巰基磁性水凝膠對水體中六種重金屬離子的吸附效果;圖3是另一種實施例給出的具巰基磁性水凝膠對水體中六種重金屬離子的吸附效果。
具體實施例方式在聚合物水凝膠上原位負載磁性納米鐵，主要包括以下步驟(I)稱取適量待改性的水凝膠裝入三頸瓶中，加入一定量的蒸餾水，鼓泡通氮氣30 50min除氧；(2)將Fe2+:Fe3+ (mol/mol)為O. 5^0. 7的鐵鹽分別溶于適量蒸餾水中，將上述溶液分別加入到三頸瓶中，機械攪拌下(轉速23(T280r/min)緩慢滴加3% 30%的氨水或
O.02 0. 2mol/L的NaOH，調(diào)節(jié)pH至7 9后，在25 30°C溫度下，惰性氣氛下，繼續(xù)反應12h ；(3)將所得的產(chǎn)物磁分離，傾慮清洗數(shù)次，透析48小時，即得具巰基磁性水凝膠。具巰基磁性水凝膠對重金屬離子的吸附，具體操作如下( I)稱取干燥至恒重的具巰基磁性水凝膠置于錐形瓶中，(2)加入重金屬離子溶液，將錐形瓶置于恒溫振蕩器中于25±5°C下進行恒溫吸附24小時，分別測定重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。實施例I :I、稱取一定質(zhì)量半胱氨酸單體溶解于去離子水中，作為組分A，然后向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體作為組分B，蒸餾水作為組分C，按(A+B) :C為1:4 (v/v)進行混合，其中A:B為1:9 (mol/mol);超聲20min使溶液混合均勻，對混合溶液充N2以保證無氧狀態(tài)。2、在_63°C的溫度下，采用6tlCo-Y射線輻照聚合，輻射劑量為I X IO4Gy ;將輻射形成的聚合物水凝膠切成IcmX IcmX Icm小塊放在三角瓶中多次洗滌，在40°C溫度下烘干備用。3、稱取0. 5g的干凝膠放入三頸瓶中，加入300ml蒸懼水,鼓泡通氮氣30min除氧；稱取2. IgFeCl2. 4H20和5. 8gFeCl3. 6H20分別溶于IOml蒸餾水中，并分別加入到三頸瓶中，機械攪拌下(轉速230r/min)緩慢滴加30%的氨水，調(diào)節(jié)pH至7. 8后，在惰性氣氛、25 °C下繼續(xù)反應12h ;將所得的產(chǎn)物磁分離，傾慮清洗數(shù)次，透析48小時后得到磁性水凝膠。采用相同摩爾的硫酸亞鐵得到的結果無區(qū)別。4、稱取干燥至恒重的載納米鐵凝膠0. Ig六份分別置于IOOml錐形瓶中，然后分別加入50ml 5mmol/l的Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+六種單一重金屬離子溶液，將錐形瓶置于恒溫振蕩器中于25°C下進行恒溫吸附，24小時充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測定方法為稀釋后使用原子吸收法。通過吸附前后離子的濃度差，可以計算出該產(chǎn)物對各個離子的吸附容量。經(jīng)測定，產(chǎn)物對Pb2+、Cd2+、Cr3+、CU2+、Ni2+、Zn2+六種金屬離子的吸附容量分別為2IOmg/g、184mg/g、95mg/g、125mg/g、113mg/g、120mg/g。由于磁性納米鐵的載入，使得水凝膠的機械強度大大增強，使用壽命長。同時由于磁性納米鐵的存在，通過外加磁場，即可實現(xiàn)將水凝膠從水環(huán)境中分離回收。實施例2 I、稱取一定質(zhì)量半胱氨酸單體溶解于去離子水中，作為組分A，然后向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體作為組分B，蒸餾水作為組分C，按(A+B) :C為1:4 (v/v)進行混合，其中A:B為3:7 (mol/mol);超聲20min使溶液混合均勻，對混合溶液充N2以保證無氧狀態(tài)。2、在_63°C的溫度下，采用137Cs-Y射線輻照聚合，輻射劑量為IXlO4Gy ;將輻射形成的聚合物水凝膠切成IcmX IcmX Icm小塊放在三角瓶中多次洗滌，在40°C溫度下烘干 備用。3、稱取O. 5g的干凝膠放入三頸瓶中，加入300ml蒸懼水,鼓泡通氮氣30min除氧；稱取2. IgFeCl2. 4H20和5. 8gFeCl3. 6H20分別溶于IOml蒸餾水中，并別加入到三頸瓶中，機械攪拌下(轉速240r/min)緩慢滴加10%的氨水，調(diào)節(jié)pH至7. 2后，在惰性氣氛、25°C下繼續(xù)反應12h ;將所得的產(chǎn)物磁分離，傾慮清洗數(shù)次，透析48小時后得到磁性水凝膠。4、稱取干燥至恒重的載納米鐵凝膠O. Ig六份分別置于IOOml錐形瓶中，然后分別加入50ml 5mmol/l的Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+六種單一重金屬離子溶液，將錐形瓶置于恒溫振蕩器中于25°C下進行恒溫吸附，48小時充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測定方法為稀釋后使用原子吸收法。通過吸附前后離子的濃度差，可以計算出該產(chǎn)物對各個離子的吸附容量。經(jīng)測定，產(chǎn)物對Pb2+、Cd2+、Cr3+、CU2+、Ni2+、Zn2+六種金屬離子的吸附容量分別為225mg/g、189mg/g、98mg/g、130mg/g、118mg/g、125mg/g。實施例3 I、稱取一定質(zhì)量半胱氨酸單體溶解于去離子水中，作為組分A，然后向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體作為組分B，蒸餾水作為組分C，按(A+B) :C為3:7 (v/v)進行混合，其中A:B為I: I (mol/mol);超聲20min使溶液混合均勻，對混合溶液充N2以保證無氧狀態(tài)。2、在_78°C的溫度下，采用6tlCo-Y射線輻照聚合，輻射劑量為I X IO5Gy ;將輻射形成的聚合物水凝膠切成IcmX IcmX Icm小塊放在三角瓶中多次洗滌，在40°C溫度下烘干備用。3、稱取O. 5g的干凝膠放入三頸瓶中，加入300ml蒸餾水，鼓泡通氬氣30min除氧；稱取2. IgFeCl2. 4H20和5. 8gFeCl3. 6H20分別溶于IOml蒸餾水中，并分別加入到三頸瓶中，機械攪拌下(轉速250r/min)緩慢滴加3%的氨水，調(diào)節(jié)pH至7. 8后，在惰性氣氛、25°C下繼續(xù)反應12h ;將所得的產(chǎn)物磁分離，傾慮清洗數(shù)次，透析48小時后得到磁性水凝膠。4、稱取干燥至恒重的載納米鐵凝膠O. Ig六份分別置于IOOml錐形瓶中，然后分別加入50ml 5mmol/l的Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+六種單一重金屬離子溶液，將錐形瓶置于恒溫振蕩器中于25°C下進行恒溫吸附，24小時充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測定方法為稀釋后使用原子吸收法。通過吸附前后離子的濃度差，可以計算出該產(chǎn)物對各個離子的吸附容量。經(jīng)測定，產(chǎn)物對Pb2+、Cd2+、Cr3+、CU2+、Ni2+、Zn2+六種金屬離子的吸附容量分別為236mg/g、190mg/g、105mg/g、127mg/g、112mg/g、120mg/g(圖 I)。實施例4 I、稱取一定質(zhì)量半胱氨酸單體溶解于去離子水中，作為組分A，然后向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體作為組分B，蒸餾水作為組分C，按(A+B) :C為1:1 (v/v)進行混合，其中A:B為3:2 (mol/mol);超聲20min使溶液混合均勻，對混合溶液充N2以保證無氧狀態(tài)。2、在_95°C的溫度下，采用6tlCo-Y射線輻照聚合，輻射劑量為I X IO5Gy ;將輻射形成的聚合物水凝膠切成IcmX IcmX Icm小塊放在三角瓶中多次洗滌，在40°C溫度下烘干備用。3、稱取I. Og的干凝膠放入三頸瓶中，加入500ml蒸懼水,鼓泡通氦氣50min除氧； 稱取7. 2gFeCl2. 4H20和17. 8gFeCl3. 6H20分別溶于20ml蒸餾水中，并分別加入到三頸瓶中，機械攪拌下(轉速280r/min)緩慢滴加25%的氨水，調(diào)節(jié)pH至7. 8后，在惰性氣氛、25 °C下繼續(xù)反應12h ;將所得的產(chǎn)物磁分離，傾慮清洗數(shù)次，透析48小時后得到磁性水凝膠。4、稱取干燥至恒重的載納米鐵凝膠O. Ig六份分別置于IOOml錐形瓶中，然后分別加入50ml 5mmol/l的Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+六種單一重金屬離子溶液，將錐形瓶置于恒溫振蕩器中于25°C下進行恒溫吸附，96小時充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測定方法為稀釋后使用原子吸收法。通過吸附前后離子的濃度差，可以計算出該產(chǎn)物對各個離子的吸附容量。經(jīng)測定，產(chǎn)物對Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+ 六種金屬離子的吸附容量分別為17Omg/g、122mg/g、56mg/g、77mg/g、64mg/g、73mg/g。實施例5 I、稱取一定質(zhì)量半胱氨酸單體溶解于去離子水中，作為組分A，然后向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體作為組分B，蒸餾水作為組分C，按(A+B) :C為1:5 (v/v)進行混合，其中A:B為9:1 (mol/mol);超聲20min使溶液混合均勻，對混合溶液充N2以保證無氧狀態(tài)。2、在_95°C的溫度下，采用加速電子束輻照聚合，輻射劑量為IX IO5Gy ;將輻射形成的聚合物水凝膠切成IcmX IcmX Icm小塊放在三角瓶中多次洗滌，在40°C溫度下烘干備用。3、稱取I. Og的干凝膠放入三頸瓶中，加入500ml蒸懼水,鼓泡通氮氣50min除氧；稱取7. 2gFeCl2. 4H20和17. 8gFeCl3. 6H20分別溶于20ml蒸餾水中，并分別加入到三頸瓶中，機械攪拌下(轉速250r/min)緩慢滴加30%的氨水，調(diào)節(jié)pH至7. 8后，在惰性氣氛、25 °C下繼續(xù)反應12h ;將所得的產(chǎn)物磁分離，傾慮清洗數(shù)次，透析48小時后得到磁性水凝膠。4、稱取干燥至恒重的載納米鐵凝膠O. Ig六份分別置于IOOml錐形瓶中，然后分別加入50ml 5mmol/l的Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+六種單一重金屬離子溶液，將錐形瓶置于恒溫振蕩器中于25°C下進行恒溫吸附，24小時充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測定方法為稀釋后使用原子吸收法。通過吸附前后離子的濃度差，可以計算出該產(chǎn)物對各個離子的吸附容量。經(jīng)測定，產(chǎn)物對Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+ 六種金屬離子的吸附容量分別為17Omg/g、122mg/g、56mg/g、77mg/g、64mg/g、73mg/g(圖 2)。
實施例6 I、稱取一定質(zhì)量半胱氨酸單體溶解于去離子水中，作為組分A，然后向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體作為組分B，蒸餾水作為組分C，按(A+B) :C為1:1 (v/v)進行混合，其中A:B為2:3 (mol/mol);超聲20min使溶液混合均勻，對混合溶液充N2以保證無氧狀態(tài)。2、在_95°C的溫度下，采用6tlCo-Y射線輻照聚合，輻射劑量為I X IO8Gy ;將輻射形成的聚合物水凝膠切成IcmX IcmX Icm小塊放在三角瓶中多次洗滌，在40°C溫度下烘干備用。3、稱取I. Og的干凝膠放入三頸瓶中，加入400ml蒸懼水,鼓泡通気氣50min除氧；稱取7. 2gFeCl2. 4H20和17. 8gFeCl3. 6H20分別溶于20ml蒸餾水中，并分別加入到三頸瓶中， 機械攪拌下(轉速250r/min)緩慢滴加O. 02mol/l的NaOH，調(diào)節(jié)pH至8. 2后，在惰性氣氛、25°C下繼續(xù)反應12h ;將所得的產(chǎn)物磁分離，傾慮清洗數(shù)次，透析48小時后得到磁性水凝膠。4、稱取干燥至恒重的載納米鐵凝膠O. Ig六份分別置于IOOml錐形瓶中，然后分別加入50ml 5mmol/l的Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+六種單一重金屬離子溶液，將錐形瓶置于恒溫振蕩器中于25°C下進行恒溫吸附，24小時充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測定方法為稀釋后使用原子吸收法。通過吸附前后離子的濃度差，可以計算出該產(chǎn)物對各個離子的吸附容量。經(jīng)測定，產(chǎn)物對Pb2+、Cd2+、Cr3+、CU2+、Ni2+、Zn2+六種金屬離子的吸附容量分別為205mg/g、183mg/g、89mg/g、12 lmg/g、11 Omg/g、119mg/g實施例7 I、稱取一定質(zhì)量半胱氨酸單體溶解于去離子水中，作為組分A，然后向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體作為組分B，蒸餾水作為組分C，按(A+B) :C為1:1 (v/v)進行混合，其中A:B為2:3 (mol/mol);超聲20min使溶液混合均勻，對混合溶液充N2以保證無氧狀態(tài)。2、在_78°C的溫度下，采用6tlCo-Y射線輻照聚合，輻射劑量為I X IO5Gy ;將輻射形成的聚合物水凝膠切成IcmX IcmX Icm小塊放在三角瓶中多次洗滌，在40°C溫度下烘干備用。3、稱取I. Og的干凝膠放入三頸瓶中，加入400ml蒸懼水,鼓泡通氮氣50min除氧；稱取8. 5gFeCl2. 4H20和20. 5gFeCl3. 6H20分別溶于20ml蒸餾水中，并分別加入到三頸瓶中，機械攪拌下(轉速260r/min)緩慢滴加0. lmol/1的NaOH，調(diào)節(jié)pH至8. 5后，在惰性氣氛、25°C下繼續(xù)反應12h ;將所得的產(chǎn)物磁分離，傾慮清洗數(shù)次，透析48小時后得到磁性水凝膠。4、稱取干燥至恒重的載納米鐵凝膠0. Ig六份分別置于IOOml錐形瓶中，然后分別加入50ml 5mmol/l的Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+六種單一重金屬離子溶液，將錐形瓶置于恒溫振蕩器中于25°C下進行恒溫吸附，72小時充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測定方法為稀釋后使用原子吸收法。通過吸附前后離子的濃度差，可以計算出該產(chǎn)物對各個離子的吸附容量。經(jīng)測定，產(chǎn)物對Pb2+、Cd2+、Cr3+、CU2+、Ni2+、Zn2+六種金屬離子的吸附容量分別為256mg/g、198mg/g、113mg/g、154mg/g、123mg/g、143mg/g(圖 3)。
實施例8 I、稱取一定質(zhì)量半胱氨酸單體溶解于去離子水中，作為組分A，然后向上述溶液中加入一定量丙烯酸羥乙酯單體作為組分B，蒸餾水作為組分C，按(A+B) :C為1:1 (v/v)進行混合，其中A:B為2:3 (mol/mol);超聲20min使溶液混合均勻，對混合溶液充N2以保證無氧狀態(tài)。2、在_78°C的溫度下，采用6tlCo-Y射線輻照聚合，輻射劑量為I X IO5Gy ;將輻射形成的聚合物水凝膠切成IcmX IcmX Icm小塊放在三角瓶中多次洗滌，在40°C溫度下烘干備 用。3、稱取I. Og的干凝膠放入三頸瓶中，加入400ml蒸懼水,鼓泡通氮氣50min除氧；稱取8. 5gFeCl2. 4H20和16. 6gFeCl3. 6H20分別溶于20ml蒸餾水中，并分別加入到三頸瓶中，機械攪拌下(轉速270r/min)緩慢滴加O. 2mol/l的NaOH，調(diào)節(jié)pH至8. 5后，在惰性氣氛、25°C下繼續(xù)反應12h ;將所得的產(chǎn)物磁分離，傾慮清洗數(shù)次，透析48小時后得到磁性水凝膠。4、稱取干燥至恒重的載納米鐵凝膠O. Ig六份分別置于IOOml錐形瓶中，然后分別加入50ml 5mmol/l的Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+六種單一重金屬離子溶液，將錐形瓶置于恒溫振蕩器中于25°C下進行恒溫吸附，24小時充分吸附后，分別測定各個重金屬離子溶液吸附前與吸附后的濃度。測定方法為稀釋后使用原子吸收法。通過吸附前后離子的濃度差，可以計算出該產(chǎn)物對各個離子的吸附容量。經(jīng)測定，產(chǎn)物對Pb2+、Cd2+、Cr3+、Cu2+、Ni2+、Zn2+六種金屬離子的吸附容量分別為201mg/g、162mg/g、87mg/g、103mg/g、98mg/g、100mg/g°
權利要求
1.一種吸附重金屬離子的具巰基磁性水凝膠的制備方法，其特征在于聚合物水凝膠由丙烯酸羥乙酯、L-半胱氨酸兩種單體和蒸餾水混合經(jīng)輻照聚合得到，并以該聚合物水凝膠為模板原位負載磁性納米鐵；所述丙烯酸羥乙酯單體、L-半胱氨酸單體和蒸餾水混合后，用超聲處理l(T30min，溶液從超聲混勻后開始至輻照結束，以保護氣體隔離氧氣，所述保護氣體為惰性氣體；丙烯酸羥乙酯和L-半胱氨酸的混合物與蒸餾水的體積比為I :廣5，L-半胱氨酸單體與丙烯酸羥乙酯單體的摩爾比為I、9^1 ;負載磁性納米鐵的方法是共沉淀法，用于共沉淀反應的鐵鹽溶液中Fe2+ =Fe3+ (mol/mol)為O. 5^0. 7，所用二價鐵鹽為FeSO4. 7H20、FeCl2、FeCl2. 4H20 中的任一種，所用三價鐵鹽為 FeCl3. 6H20、FeCl3 中的任一種；反應溫度控制在25 30°C;用3 30%(wt%)的氨水或O. 02 O. 2mol/lNa0H控制反應pH在7 9之間。
2.根據(jù)權利要求I所述的具巰基磁性水凝膠的方法，其特征是所述高能射線為60Co-Y射線、137Cs-Y射線或電子束，所述輻照劑量為lXl(TlX108Gy，在聚合溫度為-63°C '95°C的溫度條件下進行輻照。
3.根據(jù)權利要求I所述的具巰基磁性水凝膠的制備方法，其特征在于對聚合物水凝膠采用原位法負載磁性納米鐵，負載于聚合物水凝膠上的磁性納米鐵成分為Fe304。
4.根據(jù)權利要求I或3所述的具巰基磁性水凝膠的制備方法，其特征在于以聚合物水凝膠為基質(zhì)負載納米Fe3O4的反應是在惰性氣氛下進行的，初始所用蒸餾水中所含氧氣通過鼓泡通惰性氣體3(T50min去除。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的制備方法得到的具巰基磁性水凝膠在水處理中應用，用于除去 Cr3+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Ni2+、Zn2+ 金屬離子。
6.根據(jù)權利要求5所述的具巰基磁性水凝膠的應用，其特征在于具巰基磁性水凝膠對重金屬離子溶液進行吸附，在25±5°C下進行恒溫吸附24至96小時。
全文摘要
吸附重金屬離子的具巰基磁性水凝膠的制備方法，聚合物水凝膠由丙烯酸羥乙酯、L-半胱氨酸兩種單體和蒸餾水混合經(jīng)輻照聚合得到，并以該聚合物水凝膠為模板原位負載磁性納米鐵；用于共沉淀反應的鐵鹽溶液中Fe2+Fe3+(mol/mol)為0.5~0.7，所用二價鐵鹽為FeSO4.7H2O、FeCl2、FeCl2.4H2O中的任一種，所用三價鐵鹽為FeCl3.6H2O、FeCl3中的任一種；反應溫度控制在25~30℃；用3~30%(wt%)的氨水或0.02~0.2mol/lNaOH控制反應pH在7~9之間。本發(fā)明原位負載磁性納米鐵，方法簡單，將所制得的具巰基磁性水凝膠應用于重金屬離子的吸附，能有效去除重金屬離子。
文檔編號C08F2/44GK102872841SQ20121037822
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者李正魁, 華蓉, 吳寧梅, 劉丹丹, 葉忠香 申請人:南京大學