[發明專利]銅鋁雙金屬氧化物改性竹炭纖維復合材料的制備及其去除水中氨氮的應用

在審

• 申請號: 202010714489.4
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111974348A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 袁俊杰;王紀章;朱瑤;邱鳳仙;吳杰義;張濤;李萍萍
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于復合材料技術領域，涉及改性生物質炭的制備，具體涉及銅鋁雙金屬氧化物改性竹炭纖維復合材料的制備方法，包括：將粉碎的竹葉浸泡在氫氧化鈉溶液中去雜，加入醋酸酸化的次氯酸鈉溶液中，獲得白色纖維；配制硝酸鋁溶液，將白色纖維浸泡后過濾，烘干，在氮氣中煅燒；按照固液比0.1～1.5 g:0.1～0.9 g:0.05～1.0 g:50～200 mL，將硝酸銅、Al₂O₃/BF、六次亞甲基四胺溶于去離子水中，攪拌，60～150℃水熱反應6～12 h后，過濾、洗滌，烘干后250～600℃煅燒2～8 h，即得。本發明將Cu?Al/BF應用于去除水體中的氨氮污染物。本發明利用竹葉生物質資源，通過水熱、煅燒制得Cu?Al/BF，常溫實現對水體中氨氮的有效去除，材料可以循環使用，最大程度降低制備成本，提高吸附性能。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，涉及改性生物質炭材料的制備，具體涉及銅鋁雙金屬氧化物改性竹炭纖維復合材料的制備及其去除水中氨氮的應用。

背景技術

目前，水資源問題已成為全球性問題，人類的生存離不開水，但是，由于人口的急劇增長和發展中工業化的污染，人類可利用的水資源變得十分有限。尤其是氨氮及其化合物造成的水體污染，全世界很多國家和地區，工廠產生的廢水中氨氮含量過高，因而造成了自然界水體中氨氮含量的超標，對自然環境造成了巨大的威脅，水生動植物和人類的安全也因此受到了威脅。多年來，研究人員致力于物理、化學和生物除氮技術的研究，諸如生物處理、離子交換、斷電氯化、吸附和氧化等技術已經逐漸用于氨氮的處理。近年來，研究人員更偏愛于去除效率高、穩定性好的吸附技術，構建高性能的吸附劑材料已成為目前研究的重要方向。

近年來，隨著人們環保意識的增強，許多研究人員致力于研發利用生物廢棄物制備低成本吸附劑。生物廢棄物是種富含碳元素的有機物質，具有來源廣、成本低和可生物降解等優勢。尤其是熱裂解或不完全燃燒的生物質所形成的生物質炭更是具有較大的比表面積、發達孔隙結構以及豐富表面官能團，具有較強的吸附性和穩定性，顯示出生物質炭作為高效吸附劑及吸附劑載體的潛力。為了最大程度地降低總成本并提高吸附性能，研究人員的目光逐漸轉向日常生活中常見的植物廢棄物。

在我國，大量家具與紙改用竹子制造，竹子也可制作工藝品、樂器等。將竹材用工程化方法，經物理和化學作用制成的竹纖維，被用作紡織品等。將竹材通過烘培，制成竹炭，被用在許多場合，包括去除環境氣味，以及特殊風味食品。竹炭經過粉碎和活化制成的活性炭，有很好的吸附和凈化作用，被用在汽車、家居，以及污水處理等領域。但在實際應用過程中，往往產生大量的竹葉廢棄物。因此，將廢棄的竹葉作為原料，選擇銅鋁雙金屬氧化物，利用水熱技術構建銅鋁雙金屬氧化物/竹炭纖維(Cu-Al/BF)復合吸附材料，雙金屬氧化物以簇狀納米顆粒的形式大量分布在竹葉基碳纖維表面，使材料的比表面積大大增加。并且對材料的吸附性能進行研究，探究材料在不同pH值、反應溫度、吸附劑用量下對氨氮的去除性能。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發明的目的是公開一種銅鋁雙金屬氧化物改性竹炭纖維復合材料的制備方法。

技術方案

一種銅鋁雙金屬氧化物改性竹炭纖維復合材料的制備方法，包括如下步驟：

a)將粉碎的竹葉在20～100℃浸泡在氫氧化鈉溶液中2～6h,優選80℃浸泡4h，去除雜質后，將獲得的黃色細絲狀生物質纖維用去離子水洗滌3次后，加入醋酸酸化的次氯酸鈉溶液中浸泡2～10h，優選5h，獲得白色纖維(BF)；

b)配制0.1～1mol/L的硝酸鋁溶液，將制得的白色纖維浸泡4～12h后過濾，優選0.5mol/L浸泡8h，烘干，然后在氮氣條件下250～800℃煅燒1～4h，優選500℃煅燒2h，得到氧化鋁包覆的生物質炭纖維(Al₂O₃/BF)；