在化工、機械制造、電子等工業生產過程中普遍都會產生重金屬廢水，這些工業廢水嚴重影響著環境甚至危害人類身體健康。近年來水凝膠作為一種新型重金屬吸附材料在污水處理中得到特別的重視，并取得顯著進展。

目前,水凝膠吸附重金屬研究主要可以分為：殼聚糖類水凝膠、丙烯酰胺共聚類水凝膠、天然高分子接枝類水凝膠三大類。水凝膠對重金屬離子的吸附過程以化學吸附為主、物理吸附為輔。化學吸附主要依賴于水凝膠中的羧基(—COOH)、氨基(一NH2)、羥基(-OH)、磺酸基(-SO3H)等功能基團,這些功能基團可以與重金屬發生吸附、離子交換和螯合作用。物理吸附則主要依賴于水凝膠的三維網絡結構。

1、殼聚糖類水凝膠

殼聚糖及其改性物分子中含有大量的氨基(一NH2)和羥基(OH),對金屬離子具有很強的鰲合作用,是一種理想的、極具前景的生物質重金屬吸附基材。但殼聚糖本身存在pH適應范圍窄、吸附選擇性差吸附平衡時間較長等缺點。為了克服這些問題,通過交聯反應制具有三維網絡結構的殼聚糖水凝膠。這種新型生物質吸附材料既利用了水凝膠可控的交聯過程結構和機械性質,也利用了殼聚糖特異的物化性能和潛在的反應活性,有望實現吸附材料結構與功能的融合統一。

2、丙烯酰胺共聚類水凝膠

丙烯酰胺類水凝膠常用于智能型水凝膠的制備,聚丙烯酰胺也常用作生活用水和工業用水中的絮凝劑,具有以下結構特點:(1)高分子是均聚的或無規共聚的；(2)高分子鏈有足夠的有效長度;(3)具有醚基(—0-)和酰胺基(-CONH2)等強的吸附基團聚丙烯酰胺分子中的酰胺基等形成氫鍵,可以輕松地引入各種陽離子基團、陰離子基團和疏水基團合成后共聚物的相對分子質量可以達到106以上。

3、天然高分子接枝類水凝膠

天然高分子接枝類水凝膠是以纖維素等天然高分子為骨架分子，接枝丙烯酰胺等分子，接枝后的水凝膠分子結構相對比較穩定。因其具有原料來源廣泛、種類繁多、價格低廉 以及可在自然界中生物降解等優點。

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