CN106378114B - 一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法 - Google Patents

一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106378114B
CN106378114B CN201610845778.1A CN201610845778A CN106378114B CN 106378114 B CN106378114 B CN 106378114B CN 201610845778 A CN201610845778 A CN 201610845778A CN 106378114 B CN106378114 B CN 106378114B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasonic
treatment
graphene oxide
natural biomass
fibrillated cellulose
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
CN201610845778.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106378114A (zh
Inventor
孙庆丰
姚秋芳
范必涛
熊业
王汉伟
金春德
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.)
Zhejiang A&F University ZAFU
Original Assignee
Zhejiang A&F University ZAFU
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 Zhejiang A&F University ZAFU filed Critical Zhejiang A&F University ZAFU
Priority to CN201610845778.1A priority Critical patent/CN106378114B/zh
Publication of CN106378114A publication Critical patent/CN106378114A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106378114B publication Critical patent/CN106378114B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28047—Gels
    • 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
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0091—Preparation of aerogels, e.g. xerogels
    • 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
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • 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
    • 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
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/46—Materials comprising a mixture of inorganic and organic materials
    • 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
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
    • B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
    • B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/343—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the pharmaceutical industry, e.g. containing antibiotics

Abstract

本发明提供了一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法，包括：取天然生物质材料洗净并粉碎，过筛；与去离子水配制成天然生物质分散液；第一次超声处理、球磨粉碎、胶磨、高速剪切、高压匀质；离心形成上下分层状，取上清液，获取纳米纤丝化纤维素的水分散液；配制氧化石墨水溶液，经第二次超声剥离后获取氧化石墨烯的水分散液；将纳米纤丝化纤维素的水分散液和氧化石墨烯的水分散液进行混合，第三次超声处理使其均匀分散形成均一的褐棕色分散液；冷冻干燥。本发明通过超声法组装的方法将一维的纳米纤丝化纤维素和二维的氧化石墨烯组装成三维的复合宏观体，该复合宏观体具有超轻多孔的特性，提高其对水溶液中多种抗生素的吸附性能。

Description

一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料与环境科学技术领域，具体涉及一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法。
背景技术
随着科技的进步，抗生素逐渐革新换代。抗生素广泛使用于人体、畜牧业、养蜂业、水产业、农业等，但在为人类文明带来巨大利益的同时，大量的抗生素类污染物进入水环境中，对水环境造成严重污染，破坏了生态系统，危及人体健康。
六大类抗生素(氯霉素，大环内酯类，喹诺酮类，β-内酰胺类抗生素，磺酰胺类和四环素类)广泛应用于人类、兽药、水产业和农业，环境中残留的抗生素也已成为人类社会可持续发展所面临的重要环境问题。
吸附法是一种设备投资小，操作简单，快速且易于广泛应用的去除水中抗生素的方法。目前，抗生素去除所用的吸附剂吸附容量有待提高，同时吸附多种抗生素的吸附剂缺乏吸附，且存在制备工艺繁杂等技术问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法，以有效吸附水溶液中的多种抗生素。
本发明提供的一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法，通过超声法将一维的纳米纤丝化纤维素和二维的氧化石墨烯组装成三维的超轻多孔的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料。
可选地，包括如下步骤：
步骤S1、取天然生物质材料，洗净并粉碎，经过筛处理，获取天然生物质粉末；
步骤S2、将所述天然生物质粉末与去离子水配制成天然生物质分散液，其中，所述天然生物质粉末于所述去离子水的质量比为0.1-3：100；
步骤S3、将所述天然生物质分散液经第一次超声处理、球磨粉碎、胶磨处理、高速剪切处理、高压匀质处理后，获取纳米纤丝悬浊液；
步骤S4、将所述纳米纤丝悬浊液经离心处理后形成上下分层状，取上清液，获取纳米纤丝化纤维素的水分散液；
步骤S5、配制浓度为1-10mg/ml的氧化石墨水溶液，经第二次超声剥离处理后获取氧化石墨烯的水分散液；
步骤S6、将所述纳米纤丝化纤维素的水分散液和所述氧化石墨烯的水分散液进行混合，并通过第三次超声处理使其均匀分散形成均一的褐棕色分散液，其中，所述褐棕色分散液中的水、所述纳米纤丝化纤维素与所述氧化石墨烯的质量比为1-10：0.1-1：0.1-1。
步骤S7、将所述褐棕色分散液进行冷冻干燥，获取所述的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料。
可选地，所述天然生物质材料包括木材，竹材，植物枝叶或农秸秆。
可选地，所述洗净具体是采用水将所述天然生物质材料表面的浮尘、泥沙冲洗干净。
可选地，所述第一次超声处理通过如下工艺条件实现：超声功率为400-2000W，超声时间为1-60min。
可选地，所述球磨处理通过如下工艺条件实现：转速为500-600rpm，时间为5-60min。
可选地，所述胶磨处理通过如下工艺条件实现：转速为1500-3500rpm，时间为5-60min。
可选地，所述高速剪切处理通过如下工艺条件实现：功率为600-3000W，时间为5-60min。
可选地，所述高压匀质处理通过如下工艺条件实现：压强为380-420bar，时间为5-60min。
可选地，所述离心速率为4000-10000rpm。
可选地，所述第三次超声处理通过如下工艺条件实现：超声频率为20-60Hz，超声功率为500-2000W，超声时间为1-30min。
由上述技术方案可知，本发明提供的一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法，充分利用纳米纤丝化纤维素和氧化石墨烯独特的物理、化学特性，通过超声法组装的方法将一维的纳米纤丝化纤维素和二维的氧化石墨烯组装成三维的纳米纤丝化纤维素/氧化石墨烯复合宏观体，该复合宏观体具有超轻多孔的特性，提高其对水溶液中多种抗生素的吸附性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1示出了本发明实施例所提供的一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法的流程图；
图2是本发明实施例1所获得的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
图1示出了本发明实施例所提供的一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法的流程图。参见图1，根据本发明实施例的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法，通过超声法将一维的纳米纤丝化纤维素和二维的氧化石墨烯组装成三维的超轻多孔的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料。
具体包括如下步骤：
步骤S1、取天然生物质材料，洗净并粉碎，经过筛处理，获取天然生物质粉末。其中，所述天然生物质材料包括木材，竹材，植物枝叶或农秸秆。所述洗净具体是采用水将所述天然生物质材料表面的浮尘、泥沙冲洗干净。
步骤S2、将所述天然生物质粉末与去离子水配制成天然生物质分散液，其中，所述天然生物质粉末于所述去离子水的质量比为0.1-3：100。
步骤S3、将所述天然生物质分散液经第一次超声处理、球磨粉碎、胶磨处理、高速剪切处理、高压匀质处理后，获取纳米纤丝悬浊液。
其中，所述第一次超声处理通过如下工艺条件实现：超声功率为400-2000W，超声时间为1-60min。
其中，所述球磨处理通过如下工艺条件实现：转速为500-600rpm，时间为5-60min。
其中，所述胶磨处理通过如下工艺条件实现：转速为1500-3500rpm，时间为5-60min。
其中，所述高速剪切处理通过如下工艺条件实现：功率为600-3000W，时间为5-60min。
其中，所述高压匀质处理通过如下工艺条件实现：压强为380-420bar，时间为5-60min。
步骤S4、将所述纳米纤丝悬浊液经离心处理后形成上下分层状，取上清液，获取纳米纤丝化纤维素的水分散液。所获得的纳米纤丝化纤维素的水分散液的质量分数为0.01％-1.5％。
其中，所述离心速率为4000-10000rpm。
步骤S5、配制浓度为1-10mg/ml的氧化石墨水溶液，经第二次超声剥离处理后获取氧化石墨烯的水分散液。
步骤S6、将所述纳米纤丝化纤维素的水分散液和所述氧化石墨烯的水分散液进行混合，并通过第三次超声处理使其均匀分散形成均一的褐棕色分散液，其中，所述褐棕色分散液中的水、所述纳米纤丝化纤维素与所述氧化石墨烯的质量比为1-10：0.1-1：0.1-1。
其中，所述第三次超声处理通过如下工艺条件实现：超声频率为20-60Hz，超声功率为500-2000W，超声时间为1-30min。所述第三次超声处理是在冰水浴条件下，通过超声破碎和冷冻降温循环进行的，循环次数为3-8次。
步骤S7、将所述褐棕色分散液进行冷冻干燥，获取所述的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料。最终获得的气凝胶呈褐黑色。
本发明提供的一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法，充分利用纳米纤丝化纤维素和氧化石墨烯独特的物理、化学特性，通过超声法组装的方法将一维的纳米纤丝化纤维素和二维的氧化石墨烯组装成三维的纳米纤丝化纤维素/氧化石墨烯复合宏观体，该复合宏观体具有超轻多孔的特性，提高其对水溶液中多种抗生素的吸附性能。
图2是本发明实施例1所获得的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的扫描电子显微镜图。参见图2可见，片状的氧化石墨烯被纳米纤丝化纤维素支撑交联形成了三维多孔网络结构。
本发明的方法所制备的气凝胶材料可以应用在污水处理方面，对六大类抗生素具有较高的吸附性能，可以减缓水环境中的抗生素类的污染问题，制备工艺简单，条件可控，避免了传统的制备工艺繁杂的缺陷。
本发明提供的制备方法制备的复合气凝胶材料所用的有机模板全是天然生物质原料，来源广泛，纳米纤丝化工艺简单，成本低。
天然生物质材料来源广泛，易得和成本低廉，采用纳米纤丝化方法可将天然生物质纤维制备成纳米纤丝。这种一维纳米材料通过组装可以搭建成三维网状材料，并且由于本身的尺寸是纳米级，所搭建的材料也具有介孔、微孔等多孔结构。由于纳米纤丝化纤维素单位体积的质量轻，且制备简单，将其用于无机氧化物的新型载体，形成的有机/无机氧化物复合材料将有广泛的用途。
本发明提供的制备方法制备的气凝胶是一种新型多孔材料，对抗生素有良好的吸附效果，除了化学吸附外，还可以物理吸附抗生素分子。
本发明提供的制备方法制备的气凝胶是质量轻，易于收集，对六大类抗生素的吸附效率高，均可吸附69％以上。
下面针对本发明的一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法，提供了以下五个实施例。
实施例1
1、取木材作为天然生物质材料，采用水将木材表面的浮尘、泥沙冲洗干净并粉碎，经过筛处理，获取天然生物质粉末。
2、将所述天然生物质粉末与去离子水配制成天然生物质分散液，其中，所述天然生物质粉末于所述去离子水的质量比为1：1000。
3、将所述天然生物质分散液经第一次超声处理、球磨粉碎、胶磨处理、高速剪切处理、高压匀质处理后，获取纳米纤丝悬浊液。
其中，所述第一次超声处理通过如下工艺条件实现：超声功率为400W，超声时间为60min。
其中，所述球磨处理通过如下工艺条件实现：转速为500rpm，时间为60min。
其中，所述胶磨处理通过如下工艺条件实现：转速为1500rpm，时间为60min。
其中，所述高速剪切处理通过如下工艺条件实现：功率为600W，时间为60min。
其中，所述高压匀质处理通过如下工艺条件实现：压强为380bar，时间为60min。
4、将所述纳米纤丝悬浊液经离心处理后形成上下分层状，取上清液，获取纳米纤丝化纤维素的水分散液。所获得的纳米纤丝化纤维素的水分散液的质量分数为0.01％。
其中，所述离心速率为4000rpm。
5、配制浓度为1mg/ml的氧化石墨水溶液，经第二次超声剥离处理后获取氧化石墨烯的水分散液。
6、将所述纳米纤丝化纤维素的水分散液和所述氧化石墨烯的水分散液进行混合，并通过第三次超声处理使其均匀分散形成均一的褐棕色分散液，其中，所述褐棕色分散液中的水、所述纳米纤丝化纤维素与所述氧化石墨烯的质量比为1:1:1。
其中，所述第三次超声处理通过如下工艺条件实现：超声频率为20Hz，超声功率为500W，超声时间为30min。所述第三次超声处理是在冰水浴条件下，通过超声破碎和冷冻降温循环进行的，循环次数为8次。
7、将所述褐棕色分散液进行冷冻干燥，获取所述的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料。
实施例2
1、取竹材作为天然生物质材料，采用水将竹材表面的浮尘、泥沙冲洗干净并粉碎，经过筛处理，获取天然生物质粉末。
2、将所述天然生物质粉末与去离子水配制成天然生物质分散液，其中，所述天然生物质粉末于所述去离子水的质量比为1：200。
3、将所述天然生物质分散液经第一次超声处理、球磨粉碎、胶磨处理、高速剪切处理、高压匀质处理后，获取纳米纤丝悬浊液。
其中，所述第一次超声处理通过如下工艺条件实现：超声功率为800W，超声时间为50min。
其中，所述球磨处理通过如下工艺条件实现：转速为520rpm，时间为50min。
其中，所述胶磨处理通过如下工艺条件实现：转速为2000rpm，时间为40min。
其中，所述高速剪切处理通过如下工艺条件实现：功率为1000W，时间为45min。
其中，所述高压匀质处理通过如下工艺条件实现：压强为390bar，时间为50min。
4、将所述纳米纤丝悬浊液经离心处理后形成上下分层状，取上清液，获取纳米纤丝化纤维素的水分散液。所获得的纳米纤丝化纤维素的水分散液的质量分数为0.05％。
其中，所述离心速率为5000rpm。
5、配制浓度为2mg/ml的氧化石墨水溶液，经第二次超声剥离处理后获取氧化石墨烯的水分散液。
6、将所述纳米纤丝化纤维素的水分散液和所述氧化石墨烯的水分散液进行混合，并通过第三次超声处理使其均匀分散形成均一的褐棕色分散液，其中，所述褐棕色分散液中的水、所述纳米纤丝化纤维素与所述氧化石墨烯的质量比为100：1：1。
其中，所述第三次超声处理通过如下工艺条件实现：超声频率为30Hz，超声功率为800W，超声时间为25min。所述第三次超声处理是在冰水浴条件下，通过超声破碎和冷冻降温循环进行的，循环次数为6次。
7、将所述褐棕色分散液进行冷冻干燥，获取所述的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料。
实施例3
1、取植物枝叶作为天然生物质材料，采用水将植物枝叶表面的浮尘、泥沙冲洗干净并粉碎，经过筛处理，获取天然生物质粉末。
2、将所述天然生物质粉末与去离子水配制成天然生物质分散液，其中，所述天然生物质粉末于所述去离子水的质量比为1：100。
3、将所述天然生物质分散液经第一次超声处理、球磨粉碎、胶磨处理、高速剪切处理、高压匀质处理后，获取纳米纤丝悬浊液。
其中，所述第一次超声处理通过如下工艺条件实现：超声功率为1200W，超声时间为300min。
其中，所述球磨处理通过如下工艺条件实现：转速为540rpm，时间为30min。
其中，所述胶磨处理通过如下工艺条件实现：转速为2500rpm，时间为30min。
其中，所述高速剪切处理通过如下工艺条件实现：功率为1500W，时间为30min。
其中，所述高压匀质处理通过如下工艺条件实现：压强为400bar，时间为40min。
4、将所述纳米纤丝悬浊液经离心处理后形成上下分层状，取上清液，获取纳米纤丝化纤维素的水分散液。所获得的纳米纤丝化纤维素的水分散液的质量分数为0.1％。
其中，所述离心速率为7000rpm。
5、配制浓度为5mg/ml的氧化石墨水溶液，经第二次超声剥离处理后获取氧化石墨烯的水分散液。
6、将所述纳米纤丝化纤维素的水分散液和所述氧化石墨烯的水分散液进行混合，并通过第三次超声处理使其均匀分散形成均一的褐棕色分散液，其中，所述褐棕色分散液中的水、所述纳米纤丝化纤维素与所述氧化石墨烯的质量比为10：1：1。
其中，所述第三次超声处理通过如下工艺条件实现：超声频率为40Hz，超声功率为1000W，超声时间为20min。所述第三次超声处理是在冰水浴条件下，通过超声破碎和冷冻降温循环进行的，循环次数为5次。
7、将所述褐棕色分散液进行冷冻干燥，获取所述的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料。
实施例4
1、取农秸秆作为天然生物质材料，采用水将农秸秆表面的浮尘、泥沙冲洗干净并粉碎，经过筛处理，获取天然生物质粉末。
2、将所述天然生物质粉末与去离子水配制成天然生物质分散液，其中，所述天然生物质粉末于所述去离子水的质量比为3：200。
3、将所述天然生物质分散液经第一次超声处理、球磨粉碎、胶磨处理、高速剪切处理、高压匀质处理后，获取纳米纤丝悬浊液。
其中，所述第一次超声处理通过如下工艺条件实现：超声功率为1500W，超声时间为10min。
其中，所述球磨处理通过如下工艺条件实现：转速为580rpm，时间为20min。
其中，所述胶磨处理通过如下工艺条件实现：转速为3000rpm，时间为20min。
其中，所述高速剪切处理通过如下工艺条件实现：功率为2000W，时间为20min。
其中，所述高压匀质处理通过如下工艺条件实现：压强为410bar，时间为20min。
4、将所述纳米纤丝悬浊液经离心处理后形成上下分层状，取上清液，获取纳米纤丝化纤维素的水分散液。所获得的纳米纤丝化纤维素的水分散液的质量分数为0.5％。
其中，所述离心速率为9000rpm。
5、配制浓度为8mg/ml的氧化石墨水溶液，经第二次超声剥离处理后获取氧化石墨烯的水分散液。
6、将所述纳米纤丝化纤维素的水分散液和所述氧化石墨烯的水分散液进行混合，并通过第三次超声处理使其均匀分散形成均一的褐棕色分散液，其中，所述褐棕色分散液中的水、所述纳米纤丝化纤维素与所述氧化石墨烯的质量比为10：3：2。
其中，所述第三次超声处理通过如下工艺条件实现：超声频率为50Hz，超声功率为1500W，超声时间为5min。所述第三次超声处理是在冰水浴条件下，通过超声破碎和冷冻降温循环进行的，循环次数为4次。
7、将所述褐棕色分散液进行冷冻干燥，获取所述的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料。
实施例5
1、取木材作为天然生物质材料，采用水将木材表面的浮尘、泥沙冲洗干净并粉碎，经过筛处理，获取天然生物质粉末。
2、将所述天然生物质粉末与去离子水配制成天然生物质分散液，其中，所述天然生物质粉末于所述去离子水的质量比为3：100。
3、将所述天然生物质分散液经第一次超声处理、球磨粉碎、胶磨处理、高速剪切处理、高压匀质处理后，获取纳米纤丝悬浊液。
其中，所述第一次超声处理通过如下工艺条件实现：超声功率为2000W，超声时间为1min。
其中，所述球磨处理通过如下工艺条件实现：转速为600rpm，时间为5min。
其中，所述胶磨处理通过如下工艺条件实现：转速为3500rpm，时间为5min。
其中，所述高速剪切处理通过如下工艺条件实现：功率为3000W，时间为5min。
其中，所述高压匀质处理通过如下工艺条件实现：压强为420bar，时间为5min。
4、将所述纳米纤丝悬浊液经离心处理后形成上下分层状，取上清液，获取纳米纤丝化纤维素的水分散液。所获得的纳米纤丝化纤维素的水分散液的质量分数为1.5％。
其中，所述离心速率为10000rpm。
5、配制浓度为10mg/ml的氧化石墨水溶液，经第二次超声剥离处理后获取氧化石墨烯的水分散液。
6、将所述纳米纤丝化纤维素的水分散液和所述氧化石墨烯的水分散液进行混合，并通过第三次超声处理使其均匀分散形成均一的褐棕色分散液，其中，所述褐棕色分散液中的水、所述纳米纤丝化纤维素与所述氧化石墨烯的质量比为25：1：1。
其中，所述第三次超声处理通过如下工艺条件实现：超声频率为60Hz，超声功率为2000W，超声时间为1min。所述第三次超声处理是在冰水浴条件下，通过超声破碎和冷冻降温循环进行的，循环次数为3次。
7、将所述褐棕色分散液进行冷冻干燥，获取所述的可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料。
表1是根据实施例1-5中的制备方法所获得的气凝胶材料对同样的抗生素水溶液的吸附率。参见表1，分别将实施例1-5中所获得的气凝胶材料和40mL浓度为50mg/mL的抗生素水溶液一起加入到250mL纯水中，放入恒温摇床在室温下以180r·min-1匀速振荡，至吸附平衡后，然后吸取上层清液，所得的清液采用紫外-可见光分光光度计或者高效液相测定抗生素剩余浓度。然后计算出各个气凝胶材料的吸附率。实验结果表明，对抗生素的去除率均大于69％。
表1实施例1-5中的制备方法所获得的气凝胶材料对同样的抗生素水溶液的吸附率
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
去除率 78.5％ 77.3％ 82.3％ 89.9％ 90.2％
表2是实施例1中的制备方法所获得的气凝胶材料对不同浓度的同一抗生素水溶液的吸附率。参见表2，根据实施例1所制得的气凝胶材料，依次配制浓度为10、20、30、40、50、60、70、80、90、100mg/mL的抗生素水溶液，将实施例1所获得的可吸附抗生素的复合气凝胶材料8mg分别和40mL的各浓度抗生素水溶液加入到250mL中，放入恒温摇床在室温下以180r·min-1匀速振荡，至吸附平衡后，然后吸取上层清液，所得的清液采用紫外-可见光分光光度计或者高效液相测定抗生素剩余浓度。实验结果表明，对不同浓度的抗生素的去除率均大于69％。
表2气凝胶材料对不同浓度的同一抗生素水溶液的去除率
Figure BDA0001119824280000131
表3是实施例2中的制备方法所获得的气凝胶材料对浓度为20mg/mL的不同抗生素水溶液的吸附率。参见表3，根据实施例2所制得的气凝胶材料，配制浓度为20mg/mL的不同种类的抗生素水溶液，将实施例1所获得的可吸附抗生素的复合气凝胶材料8mg分别和40mL的各浓度抗生素水溶液加入到250mL中，放入恒温摇床在室温下以180r·min-1匀速振荡，至吸附平衡后，然后吸取上层清液，所得的清液采用紫外-可见光分光光度计或者高效液相测定抗生素剩余浓度。实验结果表明，对六大类二十一种抗生素的去除率均大于69％。
表3气凝胶材料对浓度为20mg/mL的不同抗生素水溶液的吸附率
Figure BDA0001119824280000141
针对表3中的抗生素的英文缩写，表4给出了相对应的英文名称和中文名称。
表4二十一种抗生素相对应的英文名称和中文名称
Figure BDA0001119824280000142
Figure BDA0001119824280000151
综上所述，本发明的用于吸附多种抗生素的三维纳米纤丝化纤维素/氧化石墨烯复合气凝胶吸附剂，由于将氧化石墨烯和纳米纤丝化纤维素复合，进一步增大了吸附剂的吸附活性位点的数目，因此所得三维复合气凝胶吸附剂对多种抗生素的去除率均较高。此外，本发明的制备方法具有工艺简单，条件温和，原料易得等优点。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中，除非另有规定，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (1)

1.一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法，其特征在于，通过超声法将一维的纳米纤丝化纤维素和二维的氧化石墨烯组装成三维的超轻多孔的可高效吸附多种抗生素的纳米纤丝化纤维素/氧化石墨烯气凝胶材料；
所述制备方法包括如下步骤：
步骤S1、取天然生物质材料，洗净并粉碎，经过筛处理，获取天然生物质粉末；
步骤S2、将所述天然生物质粉末与去离子水配制成天然生物质分散液，其中，所述天然生物质粉末与所述去离子水的质量比为0.1-3∶100；
步骤S3、将所述天然生物质分散液经第一次超声处理、球磨粉碎、胶磨处理、高速剪切处理、高压匀质处理后，获取纳米纤丝悬浊液；
步骤S4、将所述纳米纤丝悬浊液经离心处理后形成上下分层状，取上清液，获取纳米纤丝化纤维素的水分散液；
步骤S5、配制浓度为1-10mg/ml的氧化石墨水溶液，经第二次超声剥离处理后获取氧化石墨烯的水分散液；
步骤S6、将所述纳米纤丝化纤维素的水分散液和所述氧化石墨烯的水分散液进行混合，并通过第三次超声处理使其均匀分散形成均一的褐棕色分散液，其中，所述褐棕色分散液中的水、所述纳米纤丝化纤维素与所述氧化石墨烯的质量比为1-10∶0.1-1∶0.1-1；
步骤S7、将所述褐棕色分散液进行冷冻干燥，获取所述的可高效吸附多种抗生素的纳米纤丝化纤维素/氧化石墨烯气凝胶材料；
其中，所述天然生物质材料包括木材，竹材，植物枝叶或农秸轩，所述洗净具体是采用水将所述天然生物质材料表面的浮尘、泥沙冲洗干净；
其中，所述第一次超声处理通过如下工艺条件实现：超声功率为400-2000W，超声时间为1-60min；
其中，所述球磨处理通过如下工艺条件实现：转速为500-600rpm，时间为5-60min；
其中，所述胶磨处理通过如下工艺条件实现：转速为1500-3500rpm，时间为5-60min；
其中，所述高速剪切处理通过如下工艺条件实现：功率为600-3000W，时间为5-60min；
其中，所述高压匀质处理通过如下工艺条件实现：压强为380-420bar，时间为5-60min；
其中，所述离心速率为4000-10000rpm；
其中，所述第三次超声处理通过如下工艺条件实现：超声频率为20-60Hz，超声功率为500-2000W，超声时间为1-30min。
CN201610845778.1A 2016-09-23 2016-09-23 一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法 Active CN106378114B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610845778.1A CN106378114B (zh) 2016-09-23 2016-09-23 一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610845778.1A CN106378114B (zh) 2016-09-23 2016-09-23 一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106378114A CN106378114A (zh) 2017-02-08
CN106378114B true CN106378114B (zh) 2020-12-01

Family

ID=57936947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610845778.1A Active CN106378114B (zh) 2016-09-23 2016-09-23 一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106378114B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106890605B (zh) * 2017-02-21 2019-06-04 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种三维石墨烯复合气凝胶及其制备方法
CN108031460A (zh) * 2017-10-27 2018-05-15 苏州盖德精细材料有限公司 一种掺杂金属的多级孔洞二氧化钛催化剂的生产方法
CN109499546A (zh) * 2018-11-23 2019-03-22 华南理工大学 一种Fe3O4@细菌纤维素/氧化石墨烯复合气凝胶及其制备方法与应用
CN110237810A (zh) * 2019-05-21 2019-09-17 河南师范大学 一种协同吸附-光催化降解土霉素废水的氯氧化铋/石墨烯三维气凝胶的制备方法
CN110917825B (zh) * 2019-11-29 2022-02-15 中国石油大学(华东) 一种复合气凝胶吸湿材料及其制备方法和应用
CN111346577B (zh) * 2020-03-30 2022-05-03 浙江晶鑫特种纸业有限公司 一种高弹性层状氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法及应用
CN112934131B (zh) * 2021-03-08 2022-06-14 中南林业科技大学 石墨烯包覆生物质纤维气凝胶界面光热转化材料及其制备方法和应用
CN115069218A (zh) * 2021-03-12 2022-09-20 四川大学 金属有机框架复合go/废纺纤维素气凝胶制备方法
CN114914097B (zh) * 2022-05-17 2023-08-04 武夷学院 一种复合多孔气凝胶材料的制备方法
CN116272889B (zh) * 2023-03-29 2023-09-05 南京大学 一种用于高效吸附抗生素的纤维素/木质素/粘土复合气凝胶的制法及应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105061782A (zh) * 2015-07-21 2015-11-18 华南理工大学 高性能石墨烯/纤维素自组装复合水凝胶和气凝胶及其制备方法
CN105148868A (zh) * 2015-09-17 2015-12-16 浙江农林大学 纳米纤维素基复合气凝胶型有机染料吸附材料的制备方法
CN105161312A (zh) * 2015-09-24 2015-12-16 复旦大学 一种碳纳米纤维-石墨烯复合气凝胶及其协同组装制备方法
CN105642236A (zh) * 2016-02-03 2016-06-08 上海应用技术学院 一种去除水溶液中四环素的石墨烯碳纳米管复合吸附材料的制备方法
CN105664877A (zh) * 2016-01-04 2016-06-15 杨洋 一种重金属污水复合吸附剂及其制备方法
CN105797695A (zh) * 2016-05-24 2016-07-27 马鞍山中创环保科技有限公司 一种新型石墨烯复合离子交换纤维气凝胶的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105061782A (zh) * 2015-07-21 2015-11-18 华南理工大学 高性能石墨烯/纤维素自组装复合水凝胶和气凝胶及其制备方法
CN105148868A (zh) * 2015-09-17 2015-12-16 浙江农林大学 纳米纤维素基复合气凝胶型有机染料吸附材料的制备方法
CN105161312A (zh) * 2015-09-24 2015-12-16 复旦大学 一种碳纳米纤维-石墨烯复合气凝胶及其协同组装制备方法
CN105664877A (zh) * 2016-01-04 2016-06-15 杨洋 一种重金属污水复合吸附剂及其制备方法
CN105642236A (zh) * 2016-02-03 2016-06-08 上海应用技术学院 一种去除水溶液中四环素的石墨烯碳纳米管复合吸附材料的制备方法
CN105797695A (zh) * 2016-05-24 2016-07-27 马鞍山中创环保科技有限公司 一种新型石墨烯复合离子交换纤维气凝胶的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Preparation of graphene oxide aerogel and its adsorption for Cu2+ ions;Xue Mi et al.;《carbon》;20120615;第50卷;第4856-4864页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106378114A (zh) 2017-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106378114B (zh) 一种可高效吸附多种抗生素的气凝胶材料的制备方法
Foroughi-Dahr et al. Adsorption characteristics of Congo red from aqueous solution onto tea waste
Senthil Kumar et al. Effect of temperature on the adsorption of methylene blue dye onto sulfuric acid–treated orange peel
Suyamboo et al. Equilibrium, thermodynamic and kinetic studies on adsorption of a basic dye by Citrullus lanatus rind
Noreen et al. Batch and fixed bed adsorption study for the removal of Drimarine Black CL-B dye from aqueous solution using a lignocellulosic waste: a cost affective adsorbent
Khaniabadi et al. Removal of Congo red dye from aqueous solutions by a low-cost adsorbent: activated carbon prepared from Aloe vera leaves shell
Nourmoradi et al. Removal of methylene blue and acid orange 7 from aqueous solutions by activated carbon coated with zinc oxide (ZnO) nanoparticles: equilibrium, kinetic, and thermodynamic study
Vijayalakshmi et al. Removal of acid violet 17 from aqueous solutions by adsorption onto activated carbon prepared from pistachio nut shell
CN103111266B (zh) 去除水中抗生素的颗粒状吸附剂的制备方法、制得吸附剂及应用
Salih et al. Adsorption of anionic dyes from textile wastewater utilizing raw corncob
Daud et al. Feasibility of banana (Musa sapientum) trunk biofibres for treating kitchen wastewater
Huang et al. Dual-network design to enhance the properties of agar aerogel adsorbent by incorporating in situ ion cross-linked alginate
Lin et al. Removal of Congo red dye by gemini surfactant C12-4-C12· 2Br-modified chitosan hydrogel beads
CN113559827A (zh) 一种高效吸附亚甲基蓝的细菌纤维素复合气凝胶及其制备方法
Parushuram et al. Facile fabrication of silk fibroin microparticles: their characterization and potential adsorption study
Zhang et al. Functional biochar for efficient residue treatment of sulfonylurea herbicides by weak molecular interaction
Martis et al. Preparation, characterization, and methylene blue dye adsorption study of silk fibroin–graphene oxide nanocomposites
CN112619593B (zh) 一种污水中磺胺类抗生素的吸附材料及其制备方法
Zhang et al. A new type of calcium-rich biochars derived from spent mushroom substrates and their efficient adsorption properties for cationic dyes
Canciam et al. Assessment of the use of epicarp and mesocarp of green coconut for removal of fluoride ions in aqueous solution
Zhen et al. Activated carbon derived from hawthorn kernel waste for rapid adsorption of fungicides
Zhang et al. Kinetics and equilibrium studies of the adsorption of methylene blue on Euryale ferox shell‐based activated carbon
Rizzuti et al. Utilizing soybean hulls and rice hulls to remove textile dyes from contaminated water
CN207478674U (zh) 一种实用性强的化工原料研磨设备
CN114309045B (zh) 一种生物炭联合微塑料治理环境中常见污染物的方法

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