專利名稱：一種帶環糊精側基水凝膠及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種用于石油工業油田廢水處理的帶環糊精側基水凝膠及其制備方法。
背景技術：
隨著我國對石油、天然氣的需求量日益增加，在油田開采強度越來越大的情況下， 油田廢水量也不斷的增力口。這些廢水中含有大量的重金屬離子，如 ^3+、03+、0ι2+或1 2+等。 這些重金屬離子通過在土壤中的沉積作用，造成農作物、農產品和地下水的污染，甚至通過食物鏈危害人類生命健康。近年來國內外對油田廢水以及水處理進行了大量研究，提出了各種新的吸附劑及其制備方法。中國專利CN1387942公開了“高吸附性能硅酸鈦吸附劑的制備方法及其應用”，CN1388070公開了 “用于水處理的絮凝劑的制備方法”，CN101864034A公開了 “丙烯酸環糊精聚合物在染料工業廢水處理中的應用”，CN102199245A公開了 “一種聚合物水凝膠、 制備方法及其在水處理中的應用”，CN101633712公開了 “可點擊的溫度/pH-敏感性微凝膠”，CN101344648公開了“一種載藥隱形眼鏡及其制備方法”，CN101092471公開了“一種超分子結構溫度敏感性水凝膠的制備方法”等等，這些專利技術各有特點和應用方向。但是由于油田廢水中仍含有少量的油性物質，使得現有技術和方法還遠遠不能適應油田廢水處理的需要，研制一種能夠吸附少量親油性物質的新型吸附劑仍是當務之急。
發明內容
本發明的目的是為了處理油田廢水中含有大量的重金屬離子，能有效吸附狗3+、 Cr3+、Cu2+或1 2+離子，特提供一種帶環糊精側基水凝膠及其制備方法。為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案，一種帶環糊精側基水凝膠是由順丁烯二酸酐單酯化-β -環糊精代號ΜΑΗ-β -⑶、丙烯酰胺代號AM、丙烯磺酸鈉代號SASdI 發劑、交聯劑、氫氧化鈉以及水組成。該水凝膠所用原料的各組分含量及部分性能為，質量以克為單位，ΜΑΗ-β -CD 9 13，將11. 36g即0. Olmol β -環糊精禾口 9. 8g即0. Imol順丁烯二酸酐溶于60ml干燥的N，N- 二甲基甲酰胺溶劑中，置于溫度為80°C的恒溫水浴中反應10h， 反應結束后將反應物冷卻至室溫，用三氯甲烷沉淀出產物，用丙酮洗滌2 3次，抽干，真空 80°C干燥制得產品ΜΑΗ- β -CD,再稱取干燥的順丁烯二酸酐單酯化-β -環糊精粉末溶解于純水中，配制成質量百分濃度為25 30%的ΜΑΗ- β -⑶水溶液A ；AM 9 13，稱取干燥的AM粉末溶于純水中，配制成質量百分濃度為201 的AM水溶液B ;SAS廣3，稱取干燥的SAS粉末溶解于純水中，配制成質量百分濃度為1(Γ15%的SAS水溶液C ；引發劑用過硫酸鉀及亞硫酸鈉，用量為單體總質量的0. 5%，分別稱取干燥的過硫酸鉀、亞硫酸鈉，溶于純水中，配制成質量百分濃度為10%的過硫酸鉀溶液D及10%的亞硫酸鈉溶液E ；交聯劑用N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，用量為單體總質量的1%，稱取干燥的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶解于純水中， 配制成質量百分濃度為10%的交聯劑水溶液F ;ρΗ調節劑用NaOH，用純水配制成質量百分濃度為1%的NaOH溶液；水為純水或去離子水，用作溶劑。一種帶環糊精側基水凝膠的制備方法是先取3(T36ml的AM水溶液B于燒杯中， 再加入25 30ml的ΜΑΗ- β -CD水溶液A和8 15ml的SAS水溶液C,其ΜΑΗ- β -CD AM: SAS 的質量比為纊13:9 13:廣3 ；在溫度為45 50°C條件下進行攪拌，待溶液混合均勻后，加入交聯劑質量百分濃度為10%的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺水溶液F 1.6Uml，并用1%的 NaOH溶液調節體系pH值至7，最后向上述混合溶液中加入引發劑濃度為10%的Kj2O8溶液D 0. 09 1. 2ml和濃度為10%的Na2SO3溶液E 0. 09 1. 2ml，在溫度為45 50°C的條件下緩慢攪拌，反應3(T40min中，將反應制得的聚合物切成大小均勻的小塊放入純水中浸泡48h， 每間隔1 更換一次水，以除去產物中沒有聚合的反應單體，撈出聚合物在溫度為60°C的真空干燥箱中烘干即可制得帶環糊精側基水凝膠產品。本發明的有益效果為(1)、本帶環糊精側基水凝膠能夠處理油田廢水中含有的重金屬離子，能有效的吸附狗3+、Cr3+、Cu2+或1 2+離子；(2)、本發明的制備方法步驟簡便， 條件溫和，產品為水凝膠吸附劑，能吸附少量親油性物質，用于油田廢水處理。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步說明。實施例1
按照下述步驟制備本發明凝膠吸附劑
(1)稱取干燥的順丁烯二酸酐單酯化-β -環糊精溶解于純水中，配制成質量百分濃度為25%的ΜΑΗ- β -CD水溶液A ；稱取干燥的丙烯酰胺固體粉末溶于純水中，配制成質量百分濃度為21%的AM水溶液B ；稱取干燥丙烯磺酸鈉固體溶解于純水中，配制成質量百分濃度為12%的SAS水溶液C ；分別稱取干燥的過硫酸鉀、亞硫酸鈉，溶于純水中，配制成質量百分濃度為10%的過硫酸鉀溶液D及10%的亞硫酸鈉溶液E ；稱取干燥的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺溶解于純水中，配制成質量百分濃度為10%的交聯劑水溶液F ；pH調節劑為質量百分濃度 1%的NaOH溶液。(2)量取34. 5ml水溶液B (內含9g丙烯酰胺)于燒杯中，然后按照MAH-β -⑶ AM:SAS =9. 3:9:1. 2 的質量比，量取 ^ml 水溶液 A (內含 9.3g ΜΑΗ-β-CD)禾口 9mlSAS/K 溶液C (內含1. 2g丙烯磺酸鈉)倒入裝有水溶液B的燒杯中，在50°C條件下進行攪拌。(3)待上述溶液混合均勻后，按照交聯劑反應單體總質量=1:100的質量比向燒杯中加入1.8ml交聯劑水溶液F (內含N，N-亞甲基雙丙烯酰胺質量0. 195g)，并用1%的 NaOH溶液調節體系pH值至7。(4)待上述混合溶液混合均勻后，按照引發劑反應單體總質量=0.5:100的質量比，且氧化劑與還原劑的質量相等，向混合液中加入0.9ml的過硫酸鉀溶液D (內含過硫酸鉀質量0. 0975g)以及0. 9ml亞硫酸鈉溶液E (內含亞硫酸鈉質量0. 0975g)。在50°C的條件下緩慢攪拌，反應3(T40min中，將反應制得的聚合物切成大小均勻的小塊放入純水中浸泡48h，每間隔1 更換一次水，撈出，在溫度為60°C的真空干燥箱中烘干即可制得本帶環糊精側基水凝膠。帶環糊精側基水凝膠對重金屬離子吸附量的測定
首先稱取4份帶環糊精側基水凝膠干燥產物，每份質量約為0. 08g ( 士0. OOlOg),分別置于500ml燒杯中，然后分別加入250ml4X 10_3mOl/L的 ^3+、Cr3+、Cu2+、Pb2+的單一溶液， 將燒杯置于恒溫振蕩器中，在25°C的條件下進行恒溫吸附72h，然后取燒杯中上層清液在原子分光光度計上于各自的最大吸附波長處測定其吸光度，由處理前后溶液的吸光度計算水凝膠吸附量，結果由表1所示
表1_
權利要求
1. 一種帶環糊精側基水凝膠，其特征是該水凝膠是由順丁烯二酸酐單酯化-β-環糊精代號ΜΑΗ-β -CD，丙烯酰胺代號ΑΜ，丙烯磺酸鈉代號SAS，引發劑、交聯劑、氫氧化鈉和水組成，所用原料各組分的質量比及部分性能為，質量以克為單位，ΜΑΗ-β-⑶9 13，將 11. 36g即0. Olmol β -環糊精和9. 8g即0. Imol順丁烯二酸酐溶于60ml干燥的N，N- 二甲基甲酰胺溶劑中，置于溫度為80°C的恒溫水浴中反應10h，反應結束后將反應物冷卻至室溫，用三氯甲烷沉淀出產物，用丙酮洗滌2 3次，抽干，真空80°C干燥制得產品ΜΑΗ-β -⑶， 再稱取干燥的ΜΑΗ- β -⑶粉末溶于純水中配制成質量百分濃度為25 30%的ΜΑΗ- β -⑶水溶液A ；AM 9 13，稱取干燥的AM粉末溶于純水中配制成質量百分濃度為20 2洲的AM水溶液B ； SAS廣3，稱取干燥的SAS粉末溶于純水中配制成質量百分濃度為1(Γ15%的SAS 水溶液C ；引發劑是用過硫酸鉀及亞硫酸鈉，用量為單體總質量的0. 5%，分別稱取干燥的過硫酸鉀、亞硫酸鈉，溶于純水中，配制成質量百分濃度為10%的過硫酸鉀溶液D及10%的亞硫酸鈉溶液E ；交聯劑是用N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，用量為單體總質量的1%，稱取干燥的 N, N-亞甲基雙丙烯酰胺溶解于純水中，配制成質量百分濃度為10%的交聯劑水溶液F ；ρΗ 調節劑用NaOH，用純水配制成質量百分濃度為1%的NaOH溶液；水為純水或去離子水，用作溶劑。
2. 一種如權利要求1所述帶環糊精側基水凝膠的制備方法，其特征是先取3(T36ml AM水溶液B放入燒杯中，再加入25 30ml ΜΑΗ- β -⑶水溶液A和8 15ml SAS水溶液C，其 ΜΑΗ-β -CD:AM:SAS的質量比為9 13:9 13:廣3 ；在溫度為45 50°C下攪拌均勻，加入交聯劑質量百分濃度為10%的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺水溶液F 1. 6^2. anl，并用質量百分濃度為 1%的NaOH溶液調節體系ρΗ值至7 ；最后向上述體系中加入引發劑質量百分濃度為10%的 K2S2O8溶液D 0. 09 1. 2ml和質量百分濃度為10%的Na2SO3溶液E 0. 09 1. 2ml，在溫度為 45 50°C條件下緩慢攪拌，反應3(T40min，將反應制得的聚合物切成大小均勻的小塊放入純水中浸泡48h，每間隔1 更換一次水，以除去產物中沒有聚合的反應單體，撈出聚合物在溫度為60°C的真空干燥箱中烘干即可制得帶環糊精側基水凝膠產品。
全文摘要
本發明涉及一種用于油田廢水處理的帶環糊精側基水凝膠及其制備方法。它能處理油田廢水中含有的重金屬離子，能有效的吸附Fe3+、Cr3+、Cu2+或Pb2+離子。其技術方案是該水凝膠所用原料的組分及質量比為順丁烯二酸酐單酯化-β-環糊精9~13；丙烯酰胺9~13；丙烯磺酸鈉1~3；引發劑用過硫酸鉀及亞硫酸鈉，用量為單體總質量的0.5%；交聯劑用N,N-亞甲基雙丙烯酰胺，用量為單體總質量的1%；pH值調節劑用1%的NaOH溶液；水為純水，用作溶劑。本發明提供的帶環糊精側基水凝膠因環糊精外腔親水內腔輸水的特殊結構，使得環糊精能夠吸附一定量的親油性物質及重金屬離子；本制備方法步驟簡便、條件溫和，產品為水凝膠吸附劑，用于油田廢水處理。
文檔編號C02F1/64GK102504109SQ20111036025
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者葉輝, 吳丹, 唐全武, 崔嬋嬋, 李丹, 肖樸夫, 鄒長軍 申請人:西南石油大學