在化工、机械制造、电子等工业生产过程中普遍都会产生重金属废水，这些工业废水严重影响着环境甚至危害人类身体健康。近年来水凝胶作为一种新型重金属吸附材料在污水处理中得到特别的重视，并取得显著进展。
目前,水凝胶吸附重金属研究主要可以分为：壳聚糖类水凝胶、丙烯酰胺共聚类水凝胶、天然高分子接枝类水凝胶三大类。水凝胶对重金属离子的吸附过程以化学吸附为主、物理吸附为辅。化学吸附主要依赖于水凝胶中的羧基(—COOH)、氨基(一NH2)、羟基(-OH)、磺酸基(-SO3H)等功能基团,这些功能基团可以与重金属发生吸附、离子交换和螯合作用。物理吸附则主要依赖于水凝胶的三维网络结构。
1、壳聚糖类水凝胶
壳聚糖及其改性物分子中含有大量的氨基(一NH2)和羟基(OH),对金属离子具有很强的鳌合作用,是一种理想的、极具前景的生物质重金属吸附基材。但壳聚糖本身存在pH适应范围窄、吸附选择性差吸附平衡时间较长等缺点。为了克服这些问题,通过交联反应制具有三维网络结构的壳聚糖水凝胶。这种新型生物质吸附材料既利用了水凝胶可控的交联过程结构和机械性质,也利用了壳聚糖特异的物化性能和潜在的反应活性,有望实现吸附材料结构与功能的融合统一。
2、丙烯酰胺共聚类水凝胶
丙烯酰胺类水凝胶常用于智能型水凝胶的制备,聚丙烯酰胺也常用作生活用水和工业用水中的絮凝剂,具有以下结构特点:(1)高分子是均聚的或无规共聚的；(2)高分子链有足够的有效长度;(3)具有醚基(—0-)和酰胺基(-CONH2)等强的吸附基团聚丙烯酰胺分子中的酰胺基等形成氢键,可以轻松地引入各种阳离子基团、阴离子基团和疏水基团合成后共聚物的相对分子质量可以达到106以上。
3、天然高分子接枝类水凝胶
天然高分子接枝类水凝胶是以纤维素等天然高分子为骨架分子，接枝丙烯酰胺等分子，接枝后的水凝胶分子结构相对比较稳定。因其具有原料来源广泛、种类繁多、价格低廉 以及可在自然界中生物降解等优点。
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