[發明專利]一種凹凸棒石/稻草復合材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201210288594.1
• 申請日: 2012-08-14
• 公開（公告）號: CN102784620A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 吳文濤;聶志芳;譚方良
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C01B31/02;C02F1/28
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術領域

本發明涉及一種農副產品的回收再利用，具體地說是一種凹凸棒石/稻草復合材料及其制備方法和用途。

二、背景技術

在當今社會持續發展的進程中，人口膨脹、資源短缺和環境惡化越來越嚴重，已經逐漸成為制約人類發展的三大瓶頸。在過去，人們研究材料時，僅僅單一追求材料的高性能，而很少去考慮材料生產制造的本身對人類環境的影響，即材料的環境協調性。環境協調性指資源、能源消耗少，無污染，可以再循環或再生利用。材料的開采與生產過程是當今社會資源、能源消耗和環境嚴重污染的源頭，它直接影響著人類社會的生存以及人類社會是否能持續發展，環境材料就是在這樣的背景下提出來的。

稻草作為一種普遍的農作物廢棄物，其傳統的處理方法是在田間地頭焚燒，這種處理方法不僅嚴重污染空氣，而且導致了土壤微生物的死亡、土地變硬板結、土壤肥力下降、化肥用量增加等不良后果。

處理含酚等廢水的方法有物理法、化學法、生物法等，目前國內外主要采用吸附法來處理此類工業廢水。活性炭作為一種常見的吸附劑，雖然具有很大的吸附容量，但活性炭本身價格較高，若只使用一次就丟棄極不經濟，造成資源浪費，成本增加。目前市場上現有的大孔樹脂價格昂貴，吸附容量不高，在穩定性和機械強度上也不夠理想。而磷酸鋁、水合二氧化鈦等作為常見吸附劑，雖然操作簡單，處理效果好，但價格昂貴且吸附容量小，較少用于工業廢水處理。

三、發明內容

本發明旨在提供一種凹凸棒石/稻草復合材料及其制備方法和用途，所要解決的技術問題是通過農副產品的回收再利用提供一種穩定性好、機械強度高、吸附容量大的工業廢水吸附劑。

本發明采用的技術方案如下：

本發明凹凸棒石/稻草復合材料，其特征在于其原料構成為：

凹凸棒石30-50g，稻草100-150g，粘結劑60-90mL，固化劑25-40mL。

所述粘結劑為熱固性酚醛樹脂；

一般廠家生產熱固性酚醛樹脂時都會針對具體型號的熱固型酚醛樹脂提供配套的固化劑，本發明所述固化劑即為所述熱固性酚醛樹脂的配套固化劑。

本發明凹凸棒石/稻草復合材料的制備方法，包括混料、浸漬、熱壓和燒結各單元過程：

所述混料是將粉碎并過40目篩的稻草粉料100-150g、粉碎并過120目篩的凹凸棒石粉料30-50g和粘結劑60-90mL混合得混合料a；

所述浸漬是向所述混合料中加入60-90mL酒精以及25-40mL固化劑，攪拌均勻后自然干燥24小時，再于70-90℃干燥20-40min得混合料b；

將混合料b熱壓成型后在惰性氣體保護下或在真空條件下于850-950℃高溫燒結2-4小時，冷卻后即可。

熱壓成型的熱壓溫度為70-90℃，熱壓時間6-10min，壓力4-6MPa。

高溫燒結時的升溫速率為4℃/min。

本發明凹凸棒石/稻草復合材料在工業含酚廢水中作為吸附劑使用。

本發明基于稻草制備的納米礦物環境材料是一種采用木質材料浸漬熱固性樹脂后真空或氮氣保護下碳化而成的一種新型多孔質碳素材料，其將材料的先進性、舒適性及環境協調性有效結合起來，從而減輕材料制備過程的環境負擔，是一種典型的環境材料。

本發明利用廢棄的稻草作為原材料生產復合材料，不僅對減少環境污染具有重要意義，而且可以開發出新型環境友好型復合材料，對于資源循環利用以及環境保護具有十分重要的意義。本發明復合材料在加工過程中不會產生環境污染，碳化過程中產生的木煤氣可以作為燃料加以利用，木醋液可以作為土壤的肥料。

凹凸棒石粘土是我國特色非金屬礦產資源，它是一種具有特殊鏈層狀分子結構的含水富鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，呈現棒狀晶體形態，表現出納米效應、吸附活性和化學活性，在凹凸棒石復合材料應用方面具有很大的潛力。

我國凹凸棒石儲量豐富，僅僅盱眙地區優質凹凸棒石探明儲量就在6700萬噸以上，遠景資源總量達5億噸以上，占我國儲量的65-70%。另一方面，凹凸棒石價格低廉，以它為原料制備環境復合材料，不僅可以保證工業廢水吸附效果，而且可以降低生產成本，達到雙贏局面。

與已有技術相比，本發明的有益效果體現在：

本發明首次以稻草為原料，用混合熱壓的方法制備出性能良好的凹凸棒石/稻草復合材料，避免了稻草廢棄物的環境污染，且實現了稻草資源化為稻草綜合利用開辟了新的方向和空間。

本發明首次以稻草和凹凸棒石粘土復合，實現碳-碳化物-氧化物納米復合，提高了材料的強度，為稻草基復合材料生產提供新的途徑和思路。