阅读说明：本技术 一种高度分散的Fe3O4的磁性复合水凝胶的制备方法及应用 (Highly dispersed Fe3O4Preparation method and application of magnetic composite hydrogel ) 是由 李慧迪 于 2020-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及水污染治理技术领域,且公开了一种高度分散的Fe_3O_4的磁性复合水凝胶,纳米Fe_3O_4的巯基与烯基发生高效的烯基-巯基点击化反应,将纳米Fe_3O_4通过化学键共价接枝到丙烯酸复合水凝胶中,纳米Fe_3O_4均匀分散在复合水凝胶的基体中,减少了团聚,同时在化学共价键的修饰作用下,将纳米Fe_3O_4与丙烯酸水凝胶有机结合,两者结合紧密牢固,很难发生分离和脱落,赋予了丙烯酸水凝胶优异的磁吸附和磁性回收的效果,复合水凝胶中含有丰富的羧基和氨基,在酸性介质中对Pd~(2+)等重金属离子,以及孔雀石绿等阳离子型有机染料具有很强的静电吸附和络合作用,从而起到优异的吸附效果和高效的水污染处理。(The invention relates to the technical field of water pollution treatment and discloses highly dispersed Fe 3 O 4 Magnetic composite hydrogel of (1), nano Fe 3 O 4 Mercapto and alkenyl radicals ofEfficient alkenyl-mercapto click reaction to convert nano Fe 3 O 4 Covalently grafted into acrylic acid composite hydrogel through chemical bonds, and nano Fe 3 O 4 Uniformly dispersed in the matrix of the composite hydrogel, reducing agglomeration, and simultaneously, under the modification effect of chemical covalent bonds, nano Fe is added 3 O 4 The acrylic hydrogel and the organic combination of the acrylic hydrogel are tightly and firmly combined, the separation and the falling are difficult to occur, the acrylic hydrogel is endowed with excellent magnetic attraction and magnetic recovery effects, the composite hydrogel contains abundant carboxyl and amino, and Pd is protected in an acid medium 2+ The heavy metal ions and the malachite green and other cationic organic dyes have strong electrostatic adsorption and complexation effects, thereby playing a role in excellent adsorption effect and efficient water pollution treatment.)

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：一种高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶，制备方法如下：

(1)向反应瓶中加入去离子水和纳米Fe₃O₄，置于超声处理仪中，超声处理仪包括水浴槽，水浴槽下方设置有加热器，水浴槽两侧固定连接有超声频源，水浴槽下方固定连接有底座，底座上方设置有移动板，移动板上方设置有大反应瓶和小反应瓶，超声直至分散均匀，缓慢滴加柠檬酸钠溶液，其中纳米Fe₃O₄与柠檬酸钠的质量比为10:12-20，进行超声分散处理，加热至40-60℃，搅拌反应2-4h，过滤除去溶剂，使用丙酮洗涤并干燥，得到羧基化纳米Fe₃O₄。

(2)向反应瓶中加入质量比为40-80:1的SOCl₂和羧基化纳米Fe₃O₄，加热至60-80℃，回流反应15-25h，减压蒸馏除去SOCl₂，使用甲醇洗涤并干燥，得到酰氯化纳米Fe₃O₄。

(3)向反应瓶中加入二氯甲烷溶剂、酰氯化纳米Fe₃O₄和二巯基丙醇，超声直至分散均匀，再加入活化剂三乙胺，三者质量比为1:80-120:30-50，加热至40-60℃，回流反应18-36h，减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，得到巯基化纳米Fe₃O₄。

(4)在氮气氛围中，向反应瓶中加入去离子水、丙烯酸和丙烯酰胺，加入氢氧化钠调节丙烯酸中和度，再加入巯基化纳米Fe₃O₄，超声分散均匀后缓慢滴加过硫酸钾水溶液，加热至60-80℃，搅拌反应20-40min，再加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，其中丙烯酸、丙烯酰胺、巯基化纳米Fe₃O₄、过硫酸钾和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为100:40-60:10-30:0.5-0.8:1.5-2，搅拌反应5-10h，离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤并透析提纯，得到高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶，应用于磁性吸附材料和水污染治理中。

实施例1

(1)向反应瓶中加入去离子水和纳米Fe₃O₄，置于超声处理仪中，超声处理仪包括水浴槽，水浴槽下方设置有加热器，水浴槽两侧固定连接有超声频源，水浴槽下方固定连接有底座，底座上方设置有移动板，移动板上方设置有大反应瓶和小反应瓶，超声直至分散均匀，缓慢滴加柠檬酸钠溶液，其中纳米Fe₃O₄与柠檬酸钠的质量比为10:12，进行超声分散处理，加热至40℃，搅拌反应2h，过滤除去溶剂，使用丙酮洗涤并干燥，得到羧基化纳米Fe₃O₄。

(2)向反应瓶中加入质量比为40:1的SOCl₂和羧基化纳米Fe₃O₄，加热至60℃，回流反应15h，减压蒸馏除去SOCl₂，使用甲醇洗涤并干燥，得到酰氯化纳米Fe₃O₄。

(3)向反应瓶中加入二氯甲烷溶剂、酰氯化纳米Fe₃O₄和二巯基丙醇，超声直至分散均匀，再加入活化剂三乙胺，三者质量比为1:80:30，加热至40℃，回流反应18h，减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，得到巯基化纳米Fe₃O₄。

(4)在氮气氛围中，向反应瓶中加入去离子水、丙烯酸和丙烯酰胺，加入氢氧化钠调节丙烯酸中和度，再加入巯基化纳米Fe₃O₄，超声分散均匀后缓慢滴加过硫酸钾水溶液，加热至60℃，搅拌反应20min，再加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，其中丙烯酸、丙烯酰胺、巯基化纳米Fe₃O₄、过硫酸钾和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为100:40:10:0.5:1.5，搅拌反应5h，离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤并透析提纯，得到高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶。

实施例2

(1)向反应瓶中加入去离子水和纳米Fe₃O₄，置于超声处理仪中，超声处理仪包括水浴槽，水浴槽下方设置有加热器，水浴槽两侧固定连接有超声频源，水浴槽下方固定连接有底座，底座上方设置有移动板，移动板上方设置有大反应瓶和小反应瓶，超声直至分散均匀，缓慢滴加柠檬酸钠溶液，其中纳米Fe₃O₄与柠檬酸钠的质量比为10:15，进行超声分散处理，加热至50℃，搅拌反应3h，过滤除去溶剂，使用丙酮洗涤并干燥，得到羧基化纳米Fe₃O₄。

(2)向反应瓶中加入质量比为50:1的SOCl₂和羧基化纳米Fe₃O₄，加热至60℃，回流反应25h，减压蒸馏除去SOCl₂，使用甲醇洗涤并干燥，得到酰氯化纳米Fe₃O₄。

(3)向反应瓶中加入二氯甲烷溶剂、酰氯化纳米Fe₃O₄和二巯基丙醇，超声直至分散均匀，再加入活化剂三乙胺，三者质量比为1:90:35，加热至50℃，回流反应24h，减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，得到巯基化纳米Fe₃O₄。

(4)在氮气氛围中，向反应瓶中加入去离子水、丙烯酸和丙烯酰胺，加入氢氧化钠调节丙烯酸中和度，再加入巯基化纳米Fe₃O₄，超声分散均匀后缓慢滴加过硫酸钾水溶液，加热至70℃，搅拌反应30min，再加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，其中丙烯酸、丙烯酰胺、巯基化纳米Fe₃O₄、过硫酸钾和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为100:45:15:0.6:1.6，搅拌反应10h，离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤并透析提纯，得到高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶。

实施例3

(1)向反应瓶中加入去离子水和纳米Fe₃O₄，置于超声处理仪中，超声处理仪包括水浴槽，水浴槽下方设置有加热器，水浴槽两侧固定连接有超声频源，水浴槽下方固定连接有底座，底座上方设置有移动板，移动板上方设置有大反应瓶和小反应瓶，超声直至分散均匀，缓慢滴加柠檬酸钠溶液，其中纳米Fe₃O₄与柠檬酸钠的质量比为10:18，进行超声分散处理，加热至50℃，搅拌反应3h，过滤除去溶剂，使用丙酮洗涤并干燥，得到羧基化纳米Fe₃O₄。

(2)向反应瓶中加入质量比为60:1的SOCl₂和羧基化纳米Fe₃O₄，加热至70℃，回流反应20h，减压蒸馏除去SOCl₂，使用甲醇洗涤并干燥，得到酰氯化纳米Fe₃O₄。

(3)向反应瓶中加入二氯甲烷溶剂、酰氯化纳米Fe₃O₄和二巯基丙醇，超声直至分散均匀，再加入活化剂三乙胺，三者质量比为1:100:45，加热至50℃，回流反应24h，减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，得到巯基化纳米Fe₃O₄。

(4)在氮气氛围中，向反应瓶中加入去离子水、丙烯酸和丙烯酰胺，加入氢氧化钠调节丙烯酸中和度，再加入巯基化纳米Fe₃O₄，超声分散均匀后缓慢滴加过硫酸钾水溶液，加热至70℃，搅拌反应30min，再加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，其中丙烯酸、丙烯酰胺、巯基化纳米Fe₃O₄、过硫酸钾和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为100:55:22:0.7:1.8，搅拌反应8h，离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤并透析提纯，得到高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶。

实施例4

(1)向反应瓶中加入去离子水和纳米Fe₃O₄，置于超声处理仪中，超声处理仪包括水浴槽，水浴槽下方设置有加热器，水浴槽两侧固定连接有超声频源，水浴槽下方固定连接有底座，底座上方设置有移动板，移动板上方设置有大反应瓶和小反应瓶，超声直至分散均匀，缓慢滴加柠檬酸钠溶液，其中纳米Fe₃O₄与柠檬酸钠的质量比为10:20，进行超声分散处理，加热至60℃，搅拌反应4h，过滤除去溶剂，使用丙酮洗涤并干燥，得到羧基化纳米Fe₃O₄。

(2)向反应瓶中加入质量比为80:1的SOCl₂和羧基化纳米Fe₃O₄，加热至80℃，回流反应25h，减压蒸馏除去SOCl₂，使用甲醇洗涤并干燥，得到酰氯化纳米Fe₃O₄。

(3)向反应瓶中加入二氯甲烷溶剂、酰氯化纳米Fe₃O₄和二巯基丙醇，超声直至分散均匀，再加入活化剂三乙胺，三者质量比为1:120:50，加热至60℃，回流反应36h，减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，得到巯基化纳米Fe₃O₄。

(4)在氮气氛围中，向反应瓶中加入去离子水、丙烯酸和丙烯酰胺，加入氢氧化钠调节丙烯酸中和度，再加入巯基化纳米Fe₃O₄，超声分散均匀后缓慢滴加过硫酸钾水溶液，加热至80℃，搅拌反应40min，再加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，其中丙烯酸、丙烯酰胺、巯基化纳米Fe₃O₄、过硫酸钾和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为100:60:30:0.8:2，搅拌反应10h，离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤并透析提纯，得到高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶。

对比例1

(1)向反应瓶中加入去离子水和纳米Fe₃O₄，置于超声处理仪中，超声处理仪包括水浴槽，水浴槽下方设置有加热器，水浴槽两侧固定连接有超声频源，水浴槽下方固定连接有底座，底座上方设置有移动板，移动板上方设置有大反应瓶和小反应瓶，超声直至分散均匀，缓慢滴加柠檬酸钠溶液，其中纳米Fe₃O₄与柠檬酸钠的质量比为1:1，进行超声分散处理，加热至40℃，搅拌反应4h，过滤除去溶剂，使用丙酮洗涤并干燥，得到羧基化纳米Fe₃O₄。

(2)向反应瓶中加入质量比为30:1的SOCl₂和羧基化纳米Fe₃O₄，加热至70℃，回流反应20h，减压蒸馏除去SOCl₂，使用甲醇洗涤并干燥，得到酰氯化纳米Fe₃O₄。

(3)向反应瓶中加入二氯甲烷溶剂、酰氯化纳米Fe₃O₄和二巯基丙醇，超声直至分散均匀，再加入活化剂三乙胺，三者质量比为1:70:25，加热至40℃，回流反应36h，减压蒸馏除去溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，得到巯基化纳米Fe₃O₄。

(4)在氮气氛围中，向反应瓶中加入去离子水、丙烯酸和丙烯酰胺，加入氢氧化钠调节丙烯酸中和度，再加入巯基化纳米Fe₃O₄，超声分散均匀后缓慢滴加过硫酸钾水溶液，加热至80℃，搅拌反应20min，再加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，其中丙烯酸、丙烯酰胺、巯基化纳米Fe₃O₄、过硫酸钾和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为100:30:5:0.4:1.4，搅拌反应5h，离心分离除去溶剂，使用蒸馏水洗涤并透析提纯，得到高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶。

高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶对Pb²⁺吸附性能测试

高度分散的Fe₃O₄的磁性复合水凝胶对孔雀石绿吸附性能测试