原位交联聚乙烯醇/白炭黑复合水凝胶的制备、结构与性能

采用白炭黑(WCB)与聚乙烯醇(PVA)原位交联制备PVA/WCB复合水凝胶。结果发现WCB表面的邻二羟基与硼酸的交联反应增加了PVA交联反应时硼酸的消耗量;WCB表面对硼酸的吸附作用加速硼酸扩散渗入凝胶内部,促进PVA的交联反应,当WCB含量为1.0%(质量分数)时,交联反应速率常数达到最大值5.05h-1。应变扫描中复合水凝胶的储能模量明显大于其损耗模量,证明网络结构的存在,随WCB含量增加,凝胶线性粘弹增强比上升,WCB的增强效率为30.19。适量WCB能提高PVA凝胶小球的耐水力冲击性能及拉伸力学性能。WCB的加入使复合水凝胶的网孔尺寸增大、孔壁变薄、开孔增多、平衡溶胀率增加,将其固定化微生物用于污水处理,有效提高了污水处理效率,当WCB含量为2.5%(质量分数)时PVA固定化微生物水凝胶的COD去除率为75.73%。