[發(fā)明專利]一種具有高吸附能力的生物質(zhì)基水凝膠的制備與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710077894.8
• 申請(qǐng)日: 2017-02-14
• 公開（公告）號(hào): CN106861642B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志禮;楊仁黨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/24
• 分類號(hào): B01J20/24;B01J20/28;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/20
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種具有高吸附能力的生物質(zhì)基水凝膠的制備與應(yīng)用。所述具有高吸附能力的生物質(zhì)基水凝膠的制備方法包括以下步驟：將木質(zhì)素磺酸鈉固體粉末、木質(zhì)素磺酸胺固體粉末加入到氧化石墨烯水溶液中混合均勻得到分散液，隨后加入丙烯酰胺和N?羥甲基丙烯酰胺以及H₂O₂和CaCl₂的引發(fā)體系，混勻后將混合溶液轉(zhuǎn)移到玻璃試管中，通入氮?dú)庠谑覝叵蚂o置反應(yīng)即得。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，操作方便。此外，采用低成本的木質(zhì)素磺酸鈉及木質(zhì)素磺酸胺為原料，有效實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)的高值化利用。本發(fā)明制得的具有高吸附能力的生物質(zhì)基水凝膠能夠有效吸附電池工業(yè)廢水中重金屬離子及印染工業(yè)中的有機(jī)染料，起到凈化污水的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有高吸附能力的生物質(zhì)基水凝膠的制備與應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著紡織印染、造紙、塑料制造、皮革、金屬加工及電池制造行業(yè)的迅速發(fā)展，每年都會(huì)排放出大量的含有重金屬離子及各種有機(jī)染料的污水。這些污水嚴(yán)重危害著水中的動(dòng)植物及人類的健康。在現(xiàn)有的污水處理方法中，吸附法憑借其操作工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，設(shè)備要求低等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于上述污水的吸附處理中。現(xiàn)今常用的吸附材料主要包括活性炭、粉煤灰、沸石、木屑、木質(zhì)素、殼聚糖、礦物黏土類硅藻土、聚苯乙烯基樹脂、硅膠基樹脂等。尤其是以生物質(zhì)為原料開發(fā)出的一系列吸附材料，憑借其低沉本，可降解且來(lái)源廣泛等特點(diǎn)，成為吸附材料中的新寵。

提高吸附材料的吸附能力，是現(xiàn)階段面臨的一個(gè)技術(shù)難題。因此，開發(fā)出一種具有高吸附能力，凈化污水的材料具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)及材料存在的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種具有高吸附能力的生物質(zhì)基水凝膠的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法制得的具有高吸附能力的生物質(zhì)基水凝膠。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述具有高吸附能力的生物質(zhì)基水凝膠作為有機(jī)染料及重金屬離子吸附材料的應(yīng)用。

本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種具有高吸附能力的生物質(zhì)基水凝膠的制備方法，包括以下步驟：將木質(zhì)素磺酸鈉和木質(zhì)素磺酸胺加入到氧化石墨烯水溶液中，高速攪拌，得到混合均勻的木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸胺和氧化石墨烯分散液，隨后加入一定量的丙烯酰胺和N-羥甲基丙烯酰胺，加入少量H₂O₂和CaCl₂為引發(fā)體系，高速攪拌得到均一的混合溶液，隨后將上述混合溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)容器中，通入一定量的惰性氣體在室溫下靜置反應(yīng)一段時(shí)間，得到木質(zhì)素磺酸鈉/木質(zhì)素磺酸胺/氧化石墨烯復(fù)合水凝膠(即所述具有高吸附能力的生物質(zhì)基水凝膠)。將水凝膠取出，放置到水中，浸泡，去除未參加反應(yīng)的物質(zhì)，可得到純凈的水凝膠。

優(yōu)選地，所述氧化石墨烯水溶液通過(guò)改進(jìn)的Humans方法制備，具體步驟如下：取50mL濃H₂SO₄緩慢加入到潔凈干燥的燒杯中，依次添加1g石墨粉和0.5g NaNO₃，將上述混合物在0℃下緩慢攪拌30min，隨后緩慢加入KMnO₄粉末，將體系轉(zhuǎn)移到45℃油浴鍋中，攪拌反應(yīng)55min，反應(yīng)結(jié)束后加入去離子水，將油浴鍋的溫度提高到90℃下繼續(xù)反應(yīng)25min，反應(yīng)結(jié)束后緩慢加入去離子水和H₂O₂；將得到的亮黃色產(chǎn)物離心沉淀并用大量的去離子水洗滌三次，除去多余的酸及KMnO₄等雜質(zhì)；洗滌完成后將產(chǎn)物轉(zhuǎn)移到去離子水中進(jìn)行超聲處理，確保制得的氧化石墨烯完全分散到去離子水中，隨后轉(zhuǎn)移到透析袋中進(jìn)行透析處理，用于去除殘留的金屬離子；透析7天后進(jìn)行高速離心(轉(zhuǎn)速10000r/min)后取上清液即為氧化石墨烯水溶液。

優(yōu)選地，所述的木質(zhì)素磺酸鈉的分子量為534.51。