一種胺化增強改性秸稈基復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種胺化增強改性秸稈基復合材料及其制備方法，以重量計，將80-90份的胺化增強改性秸稈、1-10份的氧化石墨烯、1-10份的海藻酸鹽緩慢加入到浴比1:10-20的去離子水中，超聲處理1-24h，再經鈣離子交聯(lián)、冷凍干燥制得胺化增強改性秸稈/氧化石墨烯/海藻酸鹽復合材料。本發(fā)明以胺化增強改性秸稈為載體負載氧化石墨烯和海藻酸鹽，經鈣離子交聯(lián)、冷凍干燥制得胺化增強改性秸稈/氧化石墨烯/海藻酸鹽復合材料。該復合材料具備綠色環(huán)保、機械性能好、組織結構規(guī)整、孔隙率高、吸附量大、吸附速度快、適用范圍廣、易于解吸，可重復利用等優(yōu)點。
【專利說明】一種胺化增強改性秸稈基復合材料及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料【技術領域】，特別涉及一種胺化增強改性秸桿基復合材料及其制備方法。

【背景技術】
[0002]我國的農作物秸桿資源擁有量居世界首位。我國糧食的播種面積約為1.13億hm2，糧食總產量4.9億t，玉米、小麥等谷物秸桿總產量為5億t，加上其他作物的秸桿，每年生產秸桿6億t以上。雖然2.5億t用于造肥還田；0.48億t用于工業(yè)原料；1.8億t用于農民生活燃料，但尚有1.2億t秸桿剩余，成為生活垃圾或白白燒掉。農作物秸桿是地球上第一大可再生資源，是農作物的重要副產品，焚燒造成了資源的巨大浪費、并且向空氣中放出大量的二氧化硫、苯丙吡等有害物質。充分挖掘秸桿的潛在價值，是近年來秸桿利用的主要發(fā)展方向。
[0003]隨著我國經濟、社會的快速發(fā)展，人口數量的不斷增長，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的加快推進，涉及水污染的行業(yè)正保持著強勁的增長勢頭，水污染事件頻發(fā)，給環(huán)境和人們的健康帶來了嚴重的損害，治理水污染已經成為一項刻不容緩的任務。
[0004]治理水污染的方法很多，傳統(tǒng)的有化學沉淀法、氧化還原法、鐵氧體法、電解法、蒸發(fā)濃縮法、離子交換樹脂法等，但這些方法大多存在投資大、運行成本高、操作管理麻煩、并且會產生二次污染和不能很好地解決水資源再利用等問題。而生物質吸附劑具有吸附量大、吸附速度快、成本低、操作簡單、不產生二次污染等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。作為一種富含纖維素和木質素的天然高分子材料，秸桿來源十分廣泛，將秸桿材料應用于水處理中，制備高效環(huán)保的水處理劑無疑極具經濟和社會價值。
[0005]本公司于2013年9月2日申請了一項發(fā)明專利CN201310391613.8，依次通過秸桿原材料發(fā)酵預處理、陽離子型改性處理、陰離子型改性處理、堿化和交聯(lián)制備等工藝步驟的特殊設計和相關參數的特殊優(yōu)化，制備了一種吸附量大、吸附速度快、工藝流程成本低、工藝操作簡單、適合工業(yè)化生產且不產生二次污染的胺化增強改性秸桿吸附材料。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明在此基礎上，結合氧化石墨烯和海藻酸鹽，制備了一種復合吸附材料，提供一種胺化增強改性秸桿基復合材料及其制備方法。
[0007]本發(fā)明通過下述技術方案予以實現:以重量計，將80-90份的胺化增強改性秸桿、1-10份的氧化石墨烯、1-10份的海藻酸鹽緩慢加入到浴比1:10-20的去離子水中，超聲處理l-24h，再經鈣離子交聯(lián)、冷凍干燥制得胺化增強改性秸桿/氧化石墨烯/海藻酸鹽復合材料。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述的胺化增強改性秸桿為秸桿原材料依次經過陽離子改性、陰離子改性、堿化和交聯(lián)處理制備得到。詳細制備方法參見中國發(fā)明專利CN201310391613.8。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述的海藻酸鹽為海藻酸鈉、海藻酸鈣、海藻酸鉀、海藻酸銨中的一種或多種。
[0010]作為優(yōu)選方案，鈣離子交聯(lián)的步驟為:向共混溶液中加入濃度為l-5wt%的氯化鈣溶液，混合攪拌后，向復合溶液中滴加lmol/L醋酸溶液，醋酸溶液與混合溶液的體積比為1:1-1:10，攪拌30-120min后，轉入模具靜置交聯(lián)l_48h，用蒸餾水反復清洗，所述的氯化鈣為海藻酸鹽質量的10%-20%。
[0011]作為優(yōu)選方案，冷凍干燥工藝條件為:在-50°C?-20°c的溫度條件下以速度為rc /min升溫至室溫，再干燥處理l_24h。
[0012]本發(fā)明的原理為:秸桿的纖維素和半纖維素被木質素包裹，且高分子鏈間通過氫鍵作用緊密結合，結晶程度較高，因此秸桿材料通常具有水溶性差，反應活性差等不足之處。將秸桿纖維素經陽離子改性、陰離子改性、堿化和交聯(lián)處理后，可以破壞原有的有序結構，引進了陰離子基團、陽離子基團和氨基，提高了反應性。氧化石墨烯是石墨烯的派生物，與石墨烯的結構大體相同，其基面及邊緣含有大量羥基、羧基、羰基等功能性基團。海藻酸鹽是一種多糖化合物，表面富含活性基團。因而三者可以通過共價鍵、靜電引力、氫鍵等相互作用力產生緊密結合，形成復合材料。對水體中的雜質、印染廢水、帶有正電荷或負電荷的污染物、重金屬離子等均具有良好的吸附效果，污水處理適用范圍廣。
[0013]本發(fā)明具有如下有益效果:(I)本發(fā)明所用材料均為天然物質，來源豐富、價格低廉、綠色環(huán)保。(2)復合材料具有機械性能好、組織結構規(guī)整、孔隙率高、吸附量大、吸附速度快、適用范圍廣等優(yōu)點，同時易于解吸，可重復利用。(3)制備的復合材料的吸附穩(wěn)定性、耐熱性、耐熱水性、均勻性和持久性都有很大的提高。

【具體實施方式】
[0014]下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0015]實施例1:
將0.85g胺化增強改性稻桿、0.05g氧化石墨烯、0.1g的海藻酸鈉緩慢加入到1ml的去離子水中，超聲處理lh，加入0.2ml的5wt%的氯化鈣溶液，混合攪拌后，向復合溶液中滴加5ml的lmmol/ml醋酸溶液，攪拌30min后，轉入模具靜置交聯(lián)12h，用蒸餾水反復清洗。在_50°C的溫度條件下以速度為1°C /min升溫至室溫，再干燥處理12h制得胺化增強改性秸桿/氧化石墨烯/環(huán)糊精復合材料實施例2:
將0.9g胺化增強改性稻桿、0.05g氧化石墨烯、0.05g的海藻酸I丐緩慢加入到浴比20ml的去離子水中，超聲處理24h，加入0.5ml的2wt%的氯化鈣溶液，混合攪拌后，向復合溶液中滴加1ml的lmmol/ml醋酸溶液，攪拌60min后，轉入模具靜置交聯(lián)24h，用蒸餾水反復清洗。在_30°C的溫度條件下以速度為1°C /min升溫至室溫，再干燥處理1h制得胺化增強改性秸桿/氧化石墨烯/環(huán)糊精復合材料。
[0016]實施例3:
將0.8g胺化增強改性稻桿、0.1g氧化石墨烯、0.1g的海藻酸鉀緩慢加入到浴比15ml的去離子水中，超聲處理4h，加入2ml的lwt%的氯化鈣溶液，混合攪拌后，向復合溶液中滴加8ml的lmmol/ml醋酸溶液，攪拌120min后，轉入模具靜置交聯(lián)48h，用蒸餾水反復清洗。在_20°C的溫度條件下以速度為1°C /min升溫至室溫，再干燥處理24h制得胺化增強改性秸桿/氧化石墨烯/環(huán)糊精復合材料。
[0017]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【權利要求】
1.一種胺化增強改性秸桿基復合材料及其制備方法，其特征在于，以重量計，將80-90份的胺化增強改性秸桿、1-10份的氧化石墨烯、1-10份的海藻酸鹽緩慢加入到浴比1:10-20的去離子水中，超聲處理一段時間，再經鈣離子交聯(lián)、冷凍干燥制得胺化增強改性秸桿/氧化石墨烯/海藻酸鹽復合材料。
2.根據權利要求1所述的一種胺化增強改性秸桿基復合材料及其制備方法，其特征在于，所述的胺化增強改性秸桿為秸桿原材料依次經過陽離子改性、陰離子改性、堿化和交聯(lián)處理制備得到。
3.根據權利要求1所述的一種胺化增強改性秸桿基復合材料及其制備方法，其特征在于，所述的海藻酸鹽為海藻酸鈉、海藻酸鈣、海藻酸鉀、海藻酸銨中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的一種胺化增強改性秸桿基復合材料及其制備方法，其特征在于，超聲處理的時間為l_24h。
5.根據權利要求1所述的一種胺化增強改性秸桿基復合材料及其制備方法，其特征在于，鈣離子交聯(lián)的步驟為:向共混溶液中加入濃度為l_5wt%的氯化鈣溶液，混合攪拌后，向復合溶液中滴加lmol/L醋酸溶液，酸溶液與混合溶液的體積比為1:1-1:10，攪拌30-120min后，轉入模具靜置交聯(lián)l_48h，用蒸餾水反復清洗。
6.根據權利要求1或5所述的一種胺化增強改性秸桿基復合材料及其制備方法，其特征在于，所述的氯化鈣為海藻酸鹽質量的10%-20%。
7.根據權利要求1所述的一種胺化增強改性秸桿基復合材料及其制備方法，其特征在于，冷凍干燥工藝條件為:在_50°C?-20°C的溫度條件下以速度為1°C /min升溫至室溫，再干燥處理l_24h。
【文檔編號】B01J20/30GK104289197SQ201410565426
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權日:2014年10月22日
【發(fā)明者】趙兵 申請人:蘇州正業(yè)昌智能科技有限公司