[發(fā)明專利]一種新型木質(zhì)素水凝膠負(fù)載nZVI材料的制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111145501.5
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113769721A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉艷;張申鈺;張新穎;何麗紅;焦安興;陳志群;陳宗澤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/70;C02F1/28;C08J3/075;C08F289/00;C08F220/56;C08F222/06;C08F222/38;C02F101/22;C08L51/00
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 孫利

本發(fā)明公開了一種新型木質(zhì)素水凝膠負(fù)載nZVI材料的制備方法及其應(yīng)用，其中，新型木質(zhì)素水凝膠負(fù)載nZVI材料的制備方法是以機(jī)械強(qiáng)度高、官能團(tuán)多的木質(zhì)素接枝共聚復(fù)合吸附水凝膠作為基質(zhì)并負(fù)載納米零價鐵構(gòu)成復(fù)合材料，從而更好地分散納米零價鐵，加快其還原速率。本發(fā)明涉及納米零價鐵復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：對于土壤和廢水中的六價鉻去除效果優(yōu)良。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米零價鐵復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種新型木質(zhì)素水凝膠負(fù)載nZVI材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

六價鉻為吞入性毒物/吸入性極毒物，皮膚接觸可能導(dǎo)致過敏；更可能造成遺傳性基因缺陷，吸入可能致癌，對環(huán)境有持久危險性。但這些是六價鉻的特性，鉻金屬、三價或四價鉻并不具有這些毒性。由于六價鉻是很容易被人體吸收的，因此對于人體健康具有巨大危害性。

而目前，由于工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的六價鉻在廢水中廣泛存在，過量的(超過10ppm)六價鉻對水生物有致死作用，而用含鉻廢水灌溉農(nóng)田，鉻離子可在土壤中積累，會抑制作物生長發(fā)育，因?yàn)槔鄯e過多，可與植物體內(nèi)細(xì)胞原生質(zhì)的蛋白質(zhì)結(jié)合，使細(xì)胞死亡。因此如何去除廢水和土壤里的六價鉻有著重要意義。

納米零價鐵(nZVI)是一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、易合成的還原劑。其具有核殼結(jié)構(gòu)(包括零價鐵核和鐵氧化物殼)。對高氧化性的六價鉻(Cr(VI))可通過吸附、還原、共沉淀等方式去除。但由于nZVI顆粒比表面積大，磁性強(qiáng)，不穩(wěn)定，容易迅速團(tuán)聚，限制了還原能力。現(xiàn)有的技術(shù)制備對納米零價鐵顆粒的分散性不高，導(dǎo)致含鐵量高但是去除效果欠佳，降低了零價鐵的利用率，提高了去除成本。

專利公開號：CN105499604B專利名：一種納米零價鐵的制備方法，此發(fā)明提出了一種納米零價鐵水凝膠的制備方法，其利用水凝膠來阻止納米零價鐵的團(tuán)聚，提高納米零價鐵的反應(yīng)活性。但是申請人注意到此方案中單位質(zhì)量鐵的還原效率較差，因此對于六價鉻的影響力較小，在去除六價鉻方面的效果較差。

因此申請人提出一種木質(zhì)素接枝共聚復(fù)合吸附水凝膠并負(fù)載納米零價鐵的復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)對于土壤和廢水中的六價鉻的高效去除。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服以上技術(shù)缺陷，提供一種碳釋放穩(wěn)定性高、釋放周期長、脫氮效果好的新型木質(zhì)素水凝膠負(fù)載nZVI材料的制備方法。

另外，本申請還提供此新型木質(zhì)素水凝膠負(fù)載nZVI材料的應(yīng)用，以保證上述方法在實(shí)際中的實(shí)現(xiàn)以及應(yīng)用。

在本申請第一方面提供了一種新型木質(zhì)素水凝膠負(fù)載nZVI材料的制備方法，制作步驟包括：

步驟一、將丙烯酰胺單體、馬來酸酐單體、木質(zhì)素磺酸鈉及N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑四種單體溶于超純水中，并充分?jǐn)嚢柚镣耆芙猓频没旌衔铮?/p>

其中，所述混合物中上述四種單體總質(zhì)量的濃度為18％-21％，所述丙烯酰胺單體與馬來酸酐的質(zhì)量之比為2-2.5:1、所述木質(zhì)素磺酸鈉的質(zhì)量含量為四種單體總質(zhì)量的7％-15％，所述N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑的質(zhì)量含量為四種單體總質(zhì)量的0.2％-0.5％；

步驟二、將混合物的pH值調(diào)整到6.0，在不斷攪拌下向溶液中添加過氧化二硫酸鉀和N,N,N',N'-四甲基乙二胺，混合均勻后在60-70℃的條件下進(jìn)行水浴并攪拌5分鐘，最后倒入模具中并放入60℃烘箱，反應(yīng)3-6小時，制得水凝膠；

步驟三、將水凝膠冷卻至室溫，用去離子水和乙醇沖洗去并除未反應(yīng)的單體，并在-60℃下對該基質(zhì)進(jìn)行冷凍干燥，得到支撐基質(zhì)；

步驟四、將七水合硫酸亞鐵溶于pH值為3.0超純水中，將步驟三中所制得的支撐基質(zhì)放入七水合硫酸亞鐵的水溶液中，并在室溫、160r/min的條件下對該水凝膠進(jìn)行負(fù)載24小時，得到負(fù)載有亞鐵離子的水凝膠材料；