CN106268661B - 一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106268661B
CN106268661B CN201610649904.6A CN201610649904A CN106268661B CN 106268661 B CN106268661 B CN 106268661B CN 201610649904 A CN201610649904 A CN 201610649904A CN 106268661 B CN106268661 B CN 106268661B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sepiolite
composite material
preparation
water
acid solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610649904.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106268661A (zh
Inventor
卢贝丽
江欣
林凤采
刘传孝
黄彪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Agriculture and Forestry University
Original Assignee
Fujian Agriculture and Forestry University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Agriculture and Forestry University filed Critical Fujian Agriculture and Forestry University
Priority to CN201610649904.6A priority Critical patent/CN106268661B/zh
Publication of CN106268661A publication Critical patent/CN106268661A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106268661B publication Critical patent/CN106268661B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

本发明属于生物质复合材料领域，具体涉及一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法。该制备方法具体包括以下步骤：（1）将海泡石酸化；（2）将造纸浆液用碱‑脲‑水复合体系溶解后，制得纤维素溶液；将经步骤（1）处理后的海泡石加入到纤维素溶液中，充分搅拌至其混合均匀，制得混合液；（3）将步骤（2）得到的混合液滴加入成型剂中进行成型，制得球形复合材料；球形复合材料经洗涤、脱水、干燥，得到成品。本发明的制备方法简单，能耗低，所制得的复合材料吸附性能好，可循环利用度高。

Description

一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于生物质复合材料领域，具体涉及一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法。
背景技术
水污染治理，尤其是对工业废水中的重金属离子和染料污染物的控制，是目前环境保护和污染控制领域重要的研究课题。采矿、金属电镀、电气设备制造、电池制造和化工业等工矿企业，向环境排放了大量的重金属离子；与此同时，纺织、印刷、纸浆、皮革、食品、染色、塑料等工业每年产生大量含染料的工业废水。
重金属离子具有强致癌性和神经毒性，而染料（特别是合成染料）具有较为复杂的芳香分子结构，其在废水中能够稳定存在并具有较强的抗生物降解性。部分染料在废水中长期存在后会在厌氧条件下分解为具有强致癌性的芳香胺化合物。因而如何有效去除废水中的重金属和染料污染物，不仅具有较强的经济价值，也具有明显的社会价值。
在众多方法中，吸附法可以有效地去除水溶液中的重金属离子和染料等有害污染物，且吸附剂可以多次回收利用，因而其具有经济廉价、易操作和高效等优点。在所有已知的吸附材料里，活性炭由于其优异的吸附性能被广泛用于处理废水。但是活性炭有明显的局限性，即其制备与回收利用的成本较高。
公布号为CN 103316639 A的中国专利申请公开了一种有机改性海泡石吸附剂的制备方法，是以廉价的海泡石为原料，先以盐酸酸化处理海泡石，再与纤维素经水热反应制备得到有机改性海泡石，使得海泡石表面负载具有亲有机特性的含C-H，-OH官能团的无定形碳。经有机改性后的海泡石对水中有机污染物的吸附能力大幅度提高。然而其制备方法条件较为苛刻，需在220-240℃水热反应12-48h，能耗较高。并且需要用到有毒催化剂六水合硫酸亚铁铵。
公布号为CN 105617981 A的中国专利申请公开了一种海泡石的改性方法及改性海泡石在废水处理中的应用，采用纤维素与铁盐共同对海泡石进行改性，具体包括海泡石的酸处理和酸改性海泡石与纤维素及铁盐的共同水热反应。在该制备方法中，依然需要在160~300℃水热反应10～30小时，能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法。本发明的制备方法简单，时间短，能耗低，所制得的复合材料吸附性能好，可循环利用度高。
为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
一种海泡石/纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将海泡石加入到酸溶液中，使海泡石被酸溶液充分浸润，用水进行洗涤后，干燥备用；浸润时间为3-6小时；
（2）将造纸浆液用碱-脲-水复合体系溶解后，制得纤维素溶液；将经步骤（1）处理后的海泡石加入到纤维素溶液中，充分搅拌至其混合均匀，制得混合液；
（3）将步骤（2）得到的混合液滴加入成型剂中进行成型，制得球形复合材料；球形复合材料经洗涤、脱水、干燥，得到成品。
步骤（1）所述的酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液或磷酸溶液中的一种，酸溶液的质量浓度为30%-65%。
步骤（1）所述的海泡石与酸溶液的比例为1g:5mL~1g:20mL。
步骤（2）所述的碱-脲-水复合体系为氢氧化钠-尿素-水、氢氧化锂-尿素-水、氢氧化钠-硫脲-水、氢氧化锂-硫脲-水中的一种；其中，碱-脲-水的质量比为3:5:92~10:20:70。
步骤（2）所述的造纸浆液包括竹浆、木浆、草浆、纸浆和棉浆中的一种。
步骤（2）中造纸浆液与碱-脲-水复合体系的质量比为2:100~15:100。
步骤（2）中海泡石与造纸浆液的质量比为：1:1~1:10。
步骤（3）所述的成型剂为盐酸溶液、盐酸和氯化钠混合溶液、盐酸和氯化钾混合溶液、盐酸和氯化钙混合溶液或硫酸溶液中的一种，成型剂的质量浓度为5%-20%。
一种如上所述的制备方法制得的海泡石/纤维素复合材料，其形状为球形。
本发明的基本原理是利用酸活化海泡石材料，促进海泡石的多孔化，并将充分活化的海泡石材料与完全溶解的纤维素复合，利用复合过程中产生的机械力、热力及化学力作用的协同效应，使海泡石与纤维素处于活性状态。体系的反应活性得以提高，促进海泡石与纤维素的穿插包裹，在成型剂的作用下，复合材料的理化性质及结构发生变化，如材料的多孔化与细纤维化，产生新的表面等，因而对于提高复合小球的吸附能力与强度具有重要作用。
本发明与现有技术比较具有以下优点：
本产品结合了纤维素和海泡石这两种天然材料，将纤维素和海泡石进行简单的物理复合，无需长时间的水热反应，制作出成本低，吸附能力出众且稳定的绿色环境友好型生物吸附剂；且该产品制备时间短，操作过程简单，可以很好的实现大量的工业化生产，应用于实际生活中的废水处理。
附图说明
图1是海泡石和造纸浆液比例1g:1.33g时制得的复合材料表面扫描电镜（SEM）图；
图2是海泡石和造纸浆液比例1g:1.33g时制得的复合材料断面扫描电镜（SEM）图。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种海泡石/纤维素复合材料的制备方法，具体步骤为：
1）称取2g海泡石，加入到30 mL 30 wt %的盐酸溶液中，搅拌6小时后，用蒸馏水将其洗成中性，干燥备用；
2）称取10g竹浆（硫酸盐竹浆，购于南平造纸厂）加入100g质量比为 5:5:90的氢氧化锂/尿素/水溶液中搅拌均匀，使竹浆溶解，制得竹浆溶液；将步骤1）制备的海泡石加入竹浆溶液中，搅拌1小时至混合均匀，制得混合液；
3）将混合液滴加入5wt % 盐酸/5 wt %氯化钙水溶液中凝固成型，将成型后的小球用蒸馏水清洗，干燥、脱水，得到样品。
所制得的样品对重金属Pb2+离子吸附能力达到150 mg/g，该小球可循环使用10次。
实施例2
一种海泡石/纤维素复合材料的制备方法，具体步骤为：
1）称取4g海泡石，加入到50 mL 50 wt %的硫酸溶液中，搅拌5小时后，用蒸馏水将其洗成中性，干燥备用；
2）称取5g木浆（硫酸盐木浆，购于南平造纸厂）加入100g 质量比为7:12:81的氢氧化钠/尿素/水的复合溶液中搅拌均匀；将步骤1）制备的海泡石加入木浆溶液中，搅拌1小时至混合均匀，制得混合液；
3）将混合液滴加入10wt%的硫酸溶液中凝固成型，将成型后的小球用蒸馏水清洗，干燥、脱水，得到样品。
所制得的样品对染料孔雀绿的吸附能力达到390 mg/g，该小球可循环使用15次。
实施例3
一种海泡石/纤维素复合材料的制备方法，具体步骤为：
1）称取10g海泡石，加入到50mL60 wt %的磷酸溶液中，搅拌3小时后，用蒸馏水将其洗成中性，干燥备用；
2）称取15g草浆（硫酸盐草浆，购于南平造纸厂）加入100g 质量比为10:15:75的氢氧化钠/硫脲/水的复合溶液中搅拌均匀；将步骤1）制备的海泡石加入草浆溶液中，搅拌1小时至混合均匀，制得混合液；
3）将步骤2）的混合液滴加入5 wt %盐酸/10wt%氯化钾水溶液中凝固成型，将成型后的小球用蒸馏水清洗，干燥、脱水，得到样品。
所制得的样品对重金属Cu2+的吸附能力达到180 mg/g，该小球可循环使用10次。
实施例4
一种海泡石/纤维素复合材料的制备方法，具体步骤为：
1）称取4g海泡石，加入到20mL30 wt%的硫酸溶液中，搅拌5小时后，用蒸馏水将其洗成中性，干燥备用；
2）称取10g棉浆（购于南平造纸厂）加入100g 质量比为3:5:92的氢氧化锂/硫脲/水的复合溶液中搅拌均匀；将步骤1）制备的海泡石加入棉浆溶液中，搅拌1小时至混合均匀，制得混合液；
3）将混合液滴加入10 wt%的盐酸溶液中凝固成型，将成型后的小球用蒸馏水清洗，干燥，脱水，得到样品。
所制得的样品对染料亚甲基蓝的吸附能力达到160 mg/g，该小球可循环使用15次。
图1和图2分别为复合小球的表面和断面，从图中可以看出，当加入一定量的海泡石之后，小球的表面变得相对粗糙，孔洞增加，可以在复合小球表面及断面处观察到嵌入的海泡石针状结构，这说明纤维素和海泡石之间较好地复合在一起，从而增加了吸附剂的吸附能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种海泡石/纤维素复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将海泡石加入到酸溶液中，使海泡石被酸溶液充分浸润，用水进行洗涤后，干燥备用；所述的酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液或磷酸溶液中的一种，酸溶液的质量浓度为30%-65%；
（2）将造纸浆液用碱-脲-水复合体系溶解后，制得纤维素溶液；将经步骤（1）处理后的海泡石加入到纤维素溶液中，充分搅拌至其混合均匀，制得混合液；
（3）将步骤（2）得到的混合液滴加入成型剂中进行成型，制得球形复合材料；球形复合材料经洗涤、脱水、干燥，得到成品。
2.根据权利要求1所述的海泡石/纤维素复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的碱-脲-水复合体系为氢氧化钠-尿素-水、氢氧化锂-尿素-水、氢氧化钠-硫脲-水、氢氧化锂-硫脲-水中的一种；其中，碱-脲-水的质量比为3:5:92~10:20:70。
3.根据权利要求1所述的海泡石/纤维素复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的造纸浆液包括竹浆、木浆、草浆、纸浆和棉浆中的一种。
4.根据权利要求1所述的海泡石/纤维素复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中造纸浆液与碱-脲-水复合体系的质量比为2:100~15:100。
5.根据权利要求1所述的海泡石/纤维素复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中海泡石与造纸浆液的质量比为：1:1~1:10。
6.根据权利要求1所述的海泡石/纤维素复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的成型剂为盐酸溶液、盐酸和氯化钠混合溶液、盐酸和氯化钾混合溶液、盐酸和氯化钙混合溶液或硫酸溶液中的一种，成型剂的质量浓度为5%-20%。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的海泡石/纤维素复合材料。
CN201610649904.6A 2016-08-10 2016-08-10 一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法 Active CN106268661B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610649904.6A CN106268661B (zh) 2016-08-10 2016-08-10 一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610649904.6A CN106268661B (zh) 2016-08-10 2016-08-10 一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106268661A CN106268661A (zh) 2017-01-04
CN106268661B true CN106268661B (zh) 2018-09-18

Family

ID=57667498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610649904.6A Active CN106268661B (zh) 2016-08-10 2016-08-10 一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106268661B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108380184A (zh) * 2018-03-01 2018-08-10 浙江理工大学 一种利用纸浆化学制备纤维素基水处理材料的方法
CN114682227A (zh) * 2022-03-25 2022-07-01 华南师范大学 一种复合吸附材料及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102286896A (zh) * 2011-08-26 2011-12-21 浙江理工大学 一种具有净化空气功能吸附纸的制备方法
CN102433786A (zh) * 2011-10-31 2012-05-02 福建农林大学 一种机械力化学法制备微纳米纤维素的方法
CN103785362A (zh) * 2014-02-13 2014-05-14 中国科学院化学研究所 磁性多孔纤维素球吸附剂及其制备方法与应用
CN105617981A (zh) * 2016-01-30 2016-06-01 湘潭大学 一种海泡石的改性方法及改性海泡石在废水处理中的应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102286896A (zh) * 2011-08-26 2011-12-21 浙江理工大学 一种具有净化空气功能吸附纸的制备方法
CN102433786A (zh) * 2011-10-31 2012-05-02 福建农林大学 一种机械力化学法制备微纳米纤维素的方法
CN103785362A (zh) * 2014-02-13 2014-05-14 中国科学院化学研究所 磁性多孔纤维素球吸附剂及其制备方法与应用
CN105617981A (zh) * 2016-01-30 2016-06-01 湘潭大学 一种海泡石的改性方法及改性海泡石在废水处理中的应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Absorbents based on maleic anhydride-modified cellulose fibers/diatomite for dye removal;Yuan Li et al;《J Mater Sci》;20140701;第49卷;第6696-6704页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106268661A (zh) 2017-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10413894B2 (en) Catalysts for degradation of organic pollutants in printing and dyeing wastewater and method of preparation thereof
KR101981416B1 (ko) 셀룰로오스를 원료로 바이오매스 그래핀을 제조하는 방법
CN105481063B (zh) 一种用于处理难降解有机废水的粒子电极及其制备方法
CN103521179B (zh) 一步法制备污泥基成型磁性活性炭的方法
CN102153792A (zh) 湿法混炼天然橡胶料的制备方法
CN106268661B (zh) 一种海泡石/纤维素复合材料及其制备方法
TW201400670A (zh) 一種化學製漿方法
CN103585956A (zh) 一种磁性木质素基活性炭的制备方法
CN107723820A (zh) 改性氧化石墨烯再生纤维素复合纤维及其制备方法
Lin et al. Characteristics and mechanism of electrochemical peroxymonosulfate activation by a Co–N@ CF anode for pollutant removal
Ni et al. A novel electrocatalytic system with high reactive chlorine species utilization capacity to degrade tetracycline in marine aquaculture wastewater
CN106000416A (zh) 一种以农业废弃物为原料制备臭氧催化剂的方法及其应用
CN105789579A (zh) 一种锂离子电池负极材料Fe3 O4 /Fe2 O3 /Fe/C的仿生合成方法
CN107903408A (zh) 一种纤维素‑羽毛蛋白水凝胶纳米金属复合物及其制备方法
CN105565468B (zh) 一种用于染料降解的类Fenton碳材料的制备方法
CN105886781A (zh) 一种从电解锰阳极泥中回收二氧化锰的方法
CN107744835A (zh) 一种铋酸钠基可见光催化纸材料的制备方法
CN111530436A (zh) 一种贝壳改性的方法
CN105268404A (zh) 一种新型水质净化用活性炭的复合材料及其制备方法
CN106040241A (zh) 一种废弃物沼渣制备非均相Fenton催化剂的方法和应用
CN106587326A (zh) 一种负载磁性纳米粒子的氧化石墨烯与导电高分子Fenton凝胶的制备方法
CN104843760B (zh) 一种生产沉淀硫酸钡联产氯化锰的方法
CN114600904A (zh) 氧化石墨烯负载纳米二氧化钛、光催化石墨烯抗菌抑菌纤维及其制备方法
CN110548494B (zh) 一种利用动植物废料制备磁性吸附材料的方法
CN107442107A (zh) 一种二氧化锰‑阴离子粘土复合材料及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant