[發明專利]一種木質素氣凝膠吸附材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110197811.5
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN112934190B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 黃一磊;詹鵬;唐玉蓮;牛曉慧;曹亞琪;王玉潔
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 長沙鑫澤信知識產權代理事務所(普通合伙) 43247
• 代理人: 刁飛

本發明公開了一種木質素氣凝膠吸附材料及其制備方法和應用，屬于水處理材料技術領域，該木質素氣凝膠吸附材料包括以下原料及重量份數：N,N?二甲基甲酰胺(DMF)390?920份；木質素100?300份；甲單體100?400份；催化劑0.1?2份；氫氧化鈉60?170份；乙單體200?600份；引發劑41?100份。其制備方法包括：S1、改性木質素的制備；S2、A溶液的制備；S3、B溶液的制備；S4、木質素氣凝膠的制備。所述木質素氣凝膠吸附材料可應用于污水凈化處理領域。本發明將木質素改性制備得到的木質素氣凝膠具有三維網狀結構，同時增加了吸附活性位點，實現對重金屬離子的吸附和捕捉。

技術領域

本發明涉及水處理材料技術領域，更具體地說，它涉及一種木質素氣凝膠吸附材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著社會工業的不斷發展，含重金屬廢水的排放給環境造成了極大的危害。采用多孔吸附材料是處理廢水中的重金屬離子的主要方式。常用的吸附材料有活性炭、天然吸附材料、生物質吸附劑等。活性炭主要用于吸附亞甲基藍等有機成分，對重金屬離子吸附效果有限。天然吸附材料如沸石因不可再生、雜質含量高、孔隙易堵塞、孔徑不可控等缺點影響了其吸附效果。

生物質吸附材料是采用纖維素、木質素、農林廢棄物等生物質制備的吸附材料，這些原料資源數量巨大且可再生，同時具有來源廣、成本低、可降解等優點，可用于制備天然生物質基可降解吸附材料。木質素含有羥基、羧基、羰基等活性基團，其特殊的三維網絡結構在化學改性后既可做為交聯劑，又能與重金屬離子形成物理吸附和鰲合作用，可有效吸附廢水中的重金屬離子且便于后續處理。目前木質素大部分只作為燃料在堿回收過程中燒掉或者隨制漿廢液排掉，不僅造成了資源的極大浪費，也會引起嚴重的環境污染。因此，采用木質素來制備吸附材料，不但可以解決廢水中的重金屬離子污染的問題，又可實現廢棄資源的高值化利用。

有鑒于此，本發明提高一種新型的木質素氣凝膠吸附材料及其制備方法和應用。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種木質素氣凝膠吸附材料及其制備方法和應用。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種木質素氣凝膠吸附材料，包括以下原料及重量份數：

DMF390-920份；木質素100-300份；甲單體100-400份；催化劑0.1-2份；氫氧化鈉60-170份；乙單體200-600份；引發劑41-100份。

進一步優選為：所述甲單體為烯屬不飽和羧酸和烯屬不飽和酸酐中的一種或多種。

進一步優選為：所述催化劑為吡啶、4-二甲氨基吡啶、4-甲基吡啶中的一種或多種。

進一步優選為：所述乙單體中至少含有一個雙鍵，還含有羥基、羧基、胺基、酰胺中任一易于與金屬發生鰲合的活性基團。

進一步優選為：所述引發劑為水溶性過氧類引發劑，或水溶性過氧類引發劑和水溶性還原類引發劑配合使用。

進一步優選為：所述水溶性過氧類引發劑為氫過氧類引發劑、過氧化二酰類引發劑中的一種或兩種；和/或所述水溶性還原類引發劑為硫酸亞鐵、亞硫酸鈉中的一種或兩種。

一種木質素氣凝膠吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、改性木質素的制備

在反應釜中加入300-800份DMF和100-300份木質素，攪拌，直至木質素完全溶解，然后加入100-400份甲單體，并將0.1-2份催化劑溶解在90-120份的DMF中，溶解后再將其滴加到反應釜中，得到混合體系；

將混合體系在20-80℃下反應12-24h，加入稀鹽酸，直至混合體系pH＝2，然后經過濾洗滌、離心、真空干燥后，得到改性木質素；

S2、A溶液的制備