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第 6 期 王梓民，等: 冷冻交联制备 ZM-CSt-PVA 复合凝胶及吸附 Cu 性能 ·1199·

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Cu 的去除是重金属污水处理的重要内容 。 1.3 复合凝胶制备
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常见的处理方法包括吸附法 、离子交换法 、化学 参照文献[21]，使用“一锅法”工艺，通过冷
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沉淀法 、电化学法 、生物降解法 等。其中，吸 冻交联制备 ZPG2：将 1 g CSt、4 g PVA 与 45 g 水
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附法效率高、成本低、操作简便 。环境友好型高 混合后装入三口烧瓶中，油浴升温至 100 ℃，磁力
效吸附材料的开发已成为相关研究的热点 [8-9] 。 搅拌、冷凝回流直至淀粉完全糊化、PVA 完全溶解。
PVA 凝胶毒性低、生物相容性好、可降解、具 再加入 1 g ZM（空白对比样中 PVA 用量 5 g，不加
有一定的吸附能力，被大量用于农业、工业、医疗 ZM，其余条件不变），完全溶解后，加入 pH 调节
和材料学领域 [10] ，一般通过化学交联法 [11] 、物理交 剂碳酸钠 2 g 和引发剂过硫酸铵 0.3 g，保温 1 h，促
联法 [12] 和辐射法 [13] 制备。冷冻交联法属于物理交联 进 ZM 与淀粉的接枝共聚。趁热倒入模具中，放入
法，易于大规模生产 [14] 。中国已成为世界最大的 PVA –18 ℃冰柜中过夜成型，得白色或淡黄色坚硬固体。
生产国，PVA 系列新材料的研发具有工业化潜力和 室温解冻后为白色或淡黄色弹性凝胶，剪切造粒，
应用价值。 用大量丙酮浸泡洗涤后在 60 ℃鼓风干燥箱中烘干
两性离子聚合物（Polyzwitterion）耐盐性能优 得产物 ZPG2，称重为 5.8927 g；不添加 ZM 时所得
良，在盐水中因为反聚电解质效应（Anti-polyelectrolyte 的空白对比样 ZPG1，烘干称重为 5.8813 g。ZPG2
effect） [15-17] ，聚合物分子链更为伸展，流体力学尺 结构式如下：
寸增大，可能因此增强吸附能力，将两性离子聚合
物应用于吸附材料的文献报道较少。本文在两性离子
聚合物前期研究基础上 [18-20] ，以 ZM、CSt 和 PVA
为主要原料，使用“一锅法”工艺，通过冷冻交联
制备 ZM 接枝共聚 CSt-PVA 互穿网络复合凝胶
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（ZPG2），评价吸附 Cu 性能并分析机理。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器
木薯淀粉（CSt），工业品，广西红枫淀粉公司；
聚乙烯醇 1799（PVA），工业品，成都科隆试剂公司；
五水硫酸铜，分析纯，广东光华化学厂；乙二胺四
乙酸二钠（EDTA-2Na）、三水合磷酸氢二钾，分析
纯，天津博迪化工公司；磷酸二氢钾，分析纯，天
津大茂化学试剂厂；两性离子单体二甲氨基丙基丙
烯酰胺-1-羧酸（ZM），实验室自制。

Frontier FT-IR/FIR 光谱仪，PerkinElmer 公司；
TGA-1 热分析仪，瑞士梅特勒公司；BX43 偏光显 1.4 铜离子吸附效果评价
微镜，奥林巴斯公司；S-3400N 扫描电子显微镜， 参照文献[22]的方法，使用磷酸氢二钾和磷酸
日本日立公司；PV8200 能谱仪，EDAX 公司；V-1100D 二氢钾为缓冲液，EDTA-2Na 为螯合剂，使用分光
紫外可见分光光度计，上海美普达公司；DF-101S 光度法作铜离子质量浓度标准曲线。再将复合凝胶
集热式恒温加热磁力搅拌器（油浴锅），巩义予华公 ZGP 浸泡在初始浓度已知的铜离子溶液中，室温静
司；BCD-220VM 冰柜，美的公司；BPG-9040A 鼓 置一定时间取出。残余溶液移取 9 mL，依次加入缓
风干燥箱，上海一恒公司。 冲液 15 mL 和 EDTA-2Na 25 mL，用蒸馏水定容于
1.2 两性离子单体制备及表征 50 mL 容量瓶中，摇匀静置 15 min，测其吸光度 A。
按照文献[19]的方法制备两性离子单体 ZM，结 当铜离子质量浓度高于 2×10 mg/L 时，需稀释再测。
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构式如下：
2 结果与讨论

2.1 FTIR 分析
样品 ZPG2 吸附铜离子前、后的 FTIR 图谱如图