目前,随着经济社会的发展和生活水平的改善,人们对于水质的要求也日新月异不断提高,水对生活健康与稳定的影响将更加突出。但是,日常生活中水的硬度过高给人们生命健康造成的危害时有发生。因此,开发新型硬水软化材料来保障人们生活的安全与卫生变得尤为重要。本文合成了一种含有羧酸根及酰胺基的大孔交联螯合树脂,制备了一种羧酸及酰胺类共聚物改性活性炭材料。主要研究内容如下:(1)含有羧酸根及酰胺基的大孔交联螯合树脂的合成及其性能研究以单体丙烯酸(AA)与甲基丙烯酰胺(MAA)和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)通过反相悬浮聚合反应得到羧酸及酰胺类共聚物大孔交联螯合树脂。再经过在氢氧化钠溶液中的中和反应,得到一种含有羧酸根及酰胺基的大孔交联螯合树脂P(MAA-AA-MBA)。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱(FTIR)、Brunauer-Emmet-Teller(BET)分析等,对材料进行了表征。通过场发射扫描电镜对合成的P(MAA-AA-MBA)进行横截面和表面分析,发现P(MAA-AA-MBA)空隙丰富多样,分布广泛,表面呈现絮状,比表面积大,与水接触性比较好。通过红外光谱分析,可以确认单体与交联剂很好地交联聚合在一起,反应完全。BET分析显示在优化条件下制备的P(MAA-AA-MBA),其比表面积可以达到85 m~2/g。对P(MAA-AA-MBA)进行离子交换性能测试,发现其离子交换能力随着比表面积的增大而增强,优化条件下制备的P(MAA-AA-MBA)对钙镁离子的离子交换容量最大可以达到400 mg/g(以碳酸钙计)。P(MAA-AA-MBA)吸附功能再生实验结果表明:含有羧酸根及酰胺基的大孔交联螯合树脂在饱和吸附水中钙镁离子后,通过简单的饱和食盐水浸泡,就能够使其对钙镁离子的吸附功能达到几乎100%的恢复。在多达5次连续饱和吸附-食盐水浸泡脱附后,P(MAA-AA-MBA)对水中钙镁离子的吸附容量几乎没有降低,这说明我们制备的含有羧酸根及酰胺基的大孔交联螯合树脂能够被多次重复使用,具有非常长的使用寿命。(2)羧酸及酰胺类共聚物改性活性炭的合成及其性能研究由含有羧酸根及酰胺基的大孔交联螯合树脂的合成及性能研究课题可知,这种大孔交联螯合树脂对钙、镁离子的吸附具有快速、高效的特点,但是该树脂在合成过程中需要使用反向悬浮聚合的方法,该方法使用了有机溶剂环己烷,反应温度也过高,从而可能导致在放大生产的过程中会产生大量的含高浓度有机物废水以及高能耗。因此,在含有羧酸根及酰胺基的大孔交联螯合树脂的合成及性能研究课题的基础上,我们通过把羧酸与酰胺类单体原位聚合到活性炭的表面来改变活性炭的表面性质,使得制备的改性活性炭兼备羧酸和酰胺类官能团对水中钙镁离子的强吸附能力与活性炭比表面积大的优点,从而弥补活性炭对水中钙镁离子吸附能力不强及羧酸和酰胺类树脂比表面积较小的缺点。在本文中,我们通过水溶液中的单体丙烯酸与甲基丙烯酰胺和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺在活性炭表面经过原位聚合和氢氧化钠中和反应,得到羧酸及酰胺类共聚物改性活性炭P(MAA-AA-MBAA)@AC。由于这种改性活性炭的制备是在水溶液中进行的,反应条件温和,避免了大量有机溶剂的使用,工艺绿色环保。研究结果表明:优化条件下制备的P(MAA-AA-MBAA)@AC对水中钙镁离子的吸附容量达到41.2 mg/g,是未改性活性炭对水中钙镁离子的吸附容量的20.1倍。改性活性炭吸附功能再生实验结果表明:羧酸及酰胺类共聚物改性活性炭在饱和吸附水中钙镁离子后,通过简单的饱和食盐水浸泡,就能够使改性活性炭对钙镁离子的吸附功能达到几乎100%的恢复。在多达5次连续饱和吸附-食盐水浸泡脱附后,改性活性炭对水中钙镁离子的吸附容量几乎没有降低,这说明我们制备的羧酸及酰胺类共聚物改性活性炭能够被多次重复使用,具有非常长的使用寿命。