合成水凝胶材料

1、合成水凝胶材料合成水凝胶材料及其对水体中重金属离子处理的研究进展湖北大学学报( 自然科学版)给排水141 黄培锦 水凝胶是一种具有三维交联网络结构的功能性高分子材料，这种材料由于其内部含有大量的亲水性功能基团，从而具有很高的含水量近年来被广泛应用于废水中重金属离子的处理 目前，合成水凝胶的原料主要来源于化工生产的化合物，由其制备的水凝胶包括聚丙烯酰胺( PAM) 、聚丙烯酸( PAA) ，聚甲基丙烯酸羟乙酯( PHEMA) 、聚乙烯醇( PVA)。 PAM 水凝胶是通过丙烯酰胺单体和交联剂进行自由基聚合而得，其含有酰胺基团 研究发现，PAM 水凝胶的吸附机理来自于酰胺基团水解之后产生的羧基与金

2、属离子之间的相互作用 因此，为提高 PAM 水凝胶的金属离子的吸附效率，需要对基体进行改性 一般的改性方法为共聚聚丙烯酰胺( PAM) 基水凝胶材料 PHEMA 与 PAM 都是只含有羟基的中性水凝胶一般采用改性或共聚引入功能基团来提高金属离子吸附能力聚甲基丙烯酸羟乙酯( PHEMA) 基水凝胶材料 PVA 水凝胶只含有羟基，与 PAM 和 PHEMA 类似，需要改性或共聚来提高其金属离子吸附性能聚乙烯醇( PVA) 基水凝胶材料 PNIPAm 水凝胶是目前广泛采用的智能型水凝胶之一，其具有温度敏感性，当温度升高到其低临界溶液温度( LCST) 时，凝胶发生收缩，反之则发生溶胀 在重金属离子处

3、理方面，PNIPAm 水凝胶可以有效地实现金属离子的吸附与释放聚 N-异丙基丙烯酰胺( PNIPAm) 基水凝胶材料 这两种凝胶对 Fe( III) ，Pb( II) ，Cd( II) ，Zn( II) 等有很好的吸附能力，而且吸附量与离子的浓度和凝胶剂量成正比 但温度升高不利于其离子吸附，说明此凝胶具有一定的温度敏感性聚丙二醇( PPG) 基水凝胶材料 水凝胶含水量高导致机械强度差 对此，Essawy 等将疏水基团甲基丙烯酸甲酯( MMA) 与 VP 共聚物，通过控制 MMA 的含量可以控制水含量进而控制机械性能 此凝胶对 Cu( II) 和 Ni( II) 具有很好的吸附能力，但对 Cd(

4、 II) 的吸附却相对较差聚乙烯吡咯烷酮( PVP) 基水凝胶材料 PAA 为含有羧基的水凝胶，通常采用共聚或复合来改善 PAA 水凝胶的性能 首先，唐群委等35-36将中性聚合物聚乙二醇通过两步合成法引入到聚丙烯酸中得到了具有互穿网络结构的复合水凝胶聚丙烯酸( PAA) 基水凝胶材料 含有磺酸基团的水凝胶可同时对二价和三价金属离子进行吸附 Cavus 等42分别制备了 PAMPS 均聚物和共聚物( 和衣康酸共聚) 水凝胶，研究发现均聚物和共聚物水凝胶对 Pb( II) 的最大吸附量相同，都为 1 74 mmol /g 对共聚物水凝胶而言，衣康酸的引入并未降低对 Pb( II) 和 Cd( II) 的吸附能力，同时，还增加了对 Cu( II) 的吸附能力聚 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸( PAMPS) 基水凝胶材料 水凝胶由于其内部富含多种功能基团可以与重金属离子进行结合，从而被应用于水中重金属离子的去除 相对于传统方法而言，水凝胶处理水中重金属离子的方法具有很多优势，如材料来源丰富，制备方法简单，微结构可设计性强，智能性，成本低，环保等 目前，大部分研究工作多利用合成水凝胶来处理水中的金属离子，其原因主要在于合成高分子水凝胶具有较好的热，机械，化学稳定性，而且材