[發(fā)明專利]一種生物質(zhì)基復(fù)合材料的制備方法

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• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110743508A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王璐瑩;代娟;詹碩;雷建都
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30
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本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)基復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明將帶有豐富官能團(tuán)的木質(zhì)素磺酸鈉、鋅鹽和2?甲基咪唑基單體在溶劑中混合攪拌可制備生物質(zhì)基復(fù)合材料即木質(zhì)素磺酸鈉/ZIF?8復(fù)合材料。本發(fā)明的優(yōu)點是利用木質(zhì)素磺酸鈉較強(qiáng)的親水性和負(fù)電性可與鋅鹽配位絡(luò)合進(jìn)而與2?甲基咪唑單體反應(yīng)，所制備的木質(zhì)素磺酸鈉/ZIF?8復(fù)合材料改善了ZIF?8材料在水中的分散性減少團(tuán)聚，可用于吸附分離水中污染物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制備一種生物質(zhì)基復(fù)合材料實現(xiàn)快速、高效的吸附分離性能。本發(fā)明的生物質(zhì)基復(fù)合材料利用木質(zhì)素磺酸鈉的親水性及負(fù)電性改善ZIF-8納米粒子的分散性，使其可與水中污染物充分接觸以提高去除效率。

背景技術(shù)

近年來，我國經(jīng)濟(jì)取得長足的發(fā)展，但同時也帶來了較大的環(huán)境污染。其中，紡織、造紙及化工等工業(yè)中排放的廢水中含有大量的重金屬離子及有機(jī)染料，這嚴(yán)重威脅了人們的身體健康和破環(huán)了生態(tài)環(huán)境。因此對廢水中染料及重金屬離子的高效、低成本去除已成為一個需要迫切解決的問題。現(xiàn)階段對染液廢水的處理主要使用吸附法將染液廢水凈化。活性炭是目前應(yīng)用最廣的吸附劑，但活性炭相對較高的價格、高的操作費(fèi)用和再生所產(chǎn)生的問題阻礙了這項技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。若能開發(fā)產(chǎn)量大、高效吸附且成本低廉的吸附材料則意義重大。

木質(zhì)素結(jié)構(gòu)單元側(cè)鏈上存在醇羥基，可同亞硫酸鈉反應(yīng)并易在α-碳原子上引入磺酸基團(tuán)而生成木質(zhì)素磺酸鹽，木質(zhì)素磺酸鹽是具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子芳香聚合物，分子中主要含有羥基、甲氧基、羧基、磺酸基、共軛雙鍵等多種活性官能團(tuán)。木質(zhì)素磺酸鹽分子中的親水性很強(qiáng)的磺酸基以及疏水性的碳鏈和苯環(huán)，使其具有一定的表面活性，它在溶液中還能電離使自身帶上負(fù)電荷，此外這些基團(tuán)中的氧原子所含有的未共用電子對能和金屬離子絡(luò)合。類沸石金屬-有機(jī)骨架(Zeolitic Imidazolate Frameworks，簡稱ZIFs)材料屬于金屬-有機(jī)骨架材料的一個子類，是由二價金屬離子和咪唑類有機(jī)配體配位自組裝形成的具有類似硅氧沸石拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的骨架材料。ZIFs材料的多孔結(jié)構(gòu)和高穩(wěn)定性使其可成為高性能分離材料，應(yīng)用于吸附分離水中染料和重金屬離子。然而疏水性ZIFs粉末在水溶液中分散性差不利于充分發(fā)揮其吸附性能。

若將木質(zhì)素磺酸鈉作為分散劑與ZIFs材料結(jié)合則可減少其疏水性，使其在水中的分散性得到改善。另外，木質(zhì)素磺酸鈉/ZIFs復(fù)合材料可結(jié)合兩材料的優(yōu)異吸附性能，增加兩者的吸附量。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提供基于木質(zhì)素磺酸鈉和ZIF-8型金屬有機(jī)骨架材料制備一種生物質(zhì)基復(fù)合材料，利用木質(zhì)素磺酸鈉的親水性和負(fù)電性改善ZIF-8納米粒子在水中的分散性，以快速高效吸附分離水中污染物。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)基復(fù)合吸附材料的制備方法，其包括如下步驟：配制木質(zhì)素磺酸鈉水溶液，配制醋酸鋅水溶液，配制2-甲基咪唑水溶液，將木質(zhì)素磺酸鈉溶液按一定比例加入鋅鹽溶液混合均勻并充分作用后，將2-甲基咪唑溶液按與醋酸鋅摩爾比為10:1的配比加入上述混合液，在30℃、150r/min條件下攪拌3h；反應(yīng)結(jié)束后，離心收集反應(yīng)液中的棕色固體，并用去離子水和甲醇多次浸泡以除去未反應(yīng)配體單體，所得提純后的固體產(chǎn)物在80℃真空條件下干燥24h得到固體粉末狀木質(zhì)素磺酸鈉/ZIF-8復(fù)合材料。

在上述一種生物質(zhì)基復(fù)合吸附材料的制備方法中，優(yōu)選地，所述木質(zhì)素磺酸鈉與鋅鹽的質(zhì)量比為：1:1～1:10。

有益效果：

基于木質(zhì)素磺酸鈉較強(qiáng)的親水性和負(fù)電性，其可與鋅離子配位絡(luò)合進(jìn)而改善ZIF-8材料在水中的分散性減少團(tuán)聚。本發(fā)明所制備的木質(zhì)素磺酸鈉/ZIF-8復(fù)合材料用于吸附分離水中污染物，可表現(xiàn)出快速、高效的吸附分離性能且高于ZIF-8材料。

具體實施方式：

本發(fā)明提供一種用于吸附分離水中污染物的生物質(zhì)基復(fù)合材料及其制備方法。

對比例