CN106589444A - 一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法，使用生活中的废纸纤维作为原材料制备超轻、多孔气磁性疏水气凝胶吸附材料，利用微波辅助离子液体溶解法制备废纸再生纤维素凝胶，通过磁性改性和疏水疏油改性，获取黑红色废纸纤维素气凝胶。本发明的磁性纤维素气凝胶有效去除水中泄漏的多种有机污染物和油类物质，吸收倍率高，吸油彻底，吸附材料无毒无害、采用磁性收集方法简便易用，引起二次污染小，该制备方法过程简单、条件温和、通过常规工业设备和廉价原料，即可实现变“废”为“宝”，且生产过程无“三废”排除，具有广泛的推广应用价值和社会意义。

Description

一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法
技术领域
本发明涉及精细化工、环境友好材料及吸附剂领域，具体涉及一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法。
背景技术
近年来，随着海上石油资源的日益开发，溢油事故不断增加。世界每年都会发生类似漏油事件，随着工业社会进程的加快，我国石油污染日渐严峻。因此，迫切需要开发一种快速、高效、经济的吸收剂从水面清理石油泄漏。经过长期的探索和努力，目前溢油事故的处理方法主要包括物理、生物和化学方法，化学法包括消油剂、分散剂、凝油剂等，但是消油剂等会对海面造成二次污染。物理方法主要包括吸油毡、撇油器、吸油剂等，但是这种方法对于原油等粘度较大的油处理效果还行，但对于汽、煤、柴油等轻质油，在海面扩散速度快，物理方法效果不理想。吸附剂大多使用活性炭、锯末、天然或合成纤维等，活性炭和锯末都因为较低的吸油效率而不被经常使用。因此制备新型高效吸油剂具有巨大的环境效益和社会效益。
气凝胶具有多孔性[1-4]、吸收倍率高，被认为是一种非常有效的吸附材料。气凝胶通常由湿凝胶通过临界点干燥或冷冻干燥等方法制得。而随着环保要求的提升，不同的可降解环保材料也被用于气凝胶的制备中，纤维素气凝胶的研究是热点之一，纤维素气凝胶具有高度多孔的结构，尤其是纳米纤维素可作为气凝胶中的骨架结构[5-8]。但是其非常脆弱、挤压或吸收过程中网络结构容易被损坏，所以在作为吸油剂使用时需要进行部分改性处理。而多个专利对此类气凝胶的不同制备方式进行了说明。如文献[9]CN102702566A公开了一种利用离子液体制备木质纤维素气凝胶的方法，文献[10]CN103980530A公开了一种海藻纤维素气凝胶吸油材料的制备方法，海藻纤维素气凝胶吸油材料具有吸油效率高、天然无污染、强度好，二次处理简单等优点；文献[11]CN103966700A公开了以细菌纤维素为基础制备的碳纳米纤维气凝胶制备方法简单、设计新颖，环保生物相容性好，吸收效率高，可多次重复利用，能广泛吸收多种有机溶剂及油品，具有优良的可回收性和选择性，吸收倍率可以达到自身重量的50~300倍。而以上制备方法均为将不同可降解材料纤维素化，进而形成气凝胶的骨架。纳米纤维素化过程本身即存在较高的要求。其基本需制备形成纳米纤维素后，在进行下一操作步骤，工艺较繁琐，对原材料的要求也较高。
纸板材料在当今商品发展尤其是网络购物发展的进行用量巨大，大量的纸板使用后被废弃，生活中产生的废纸是困扰人们的污染源之一，人们通常是使用焚烧和填埋等方法处理，既浪费资源又污染环境，如能对废纸再利用将极大的提高资源的利用率。
参考文献
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发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法，本发明材料为使用生活中的废纸材料作为原材料制备的绿色、超轻、多孔气凝胶吸附材料。
为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案为：一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法，用废纸制取再生纤维素，再将所得的再生纤维素在微波辅助的条件下使其溶解在离子液体中进行制得纤维素气凝胶，通过对所制得的纤维素气凝胶进行磁性改性和疏水疏油改性后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
进一步，其具体包括以下步骤：
（1）将废纸进行粉碎并利用20～40目的筛网进行筛分得到废纸纤维粉，将废纸纤维粉按料液比为1：10～15g/ml加入到由碱试剂进行稀释的质量浓度为0.01%～2%的碱溶液中进行浸渍，并在常压下煮沸回流6～8h，回流结束后，将碱溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，将其加入到与碱溶液等体积的以0.1～2mol/L的四甲基哌啶氮氧化物与0.05～1.5mol/L的次氯酸钠溶液混合的混合溶液中，并在55～65℃的条件下进行煮沸回流6～18h后，将混合溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，进行烘干，即可制得再生纤维素；
（2）将上述制得的再生纤维素分散于离子液体中并加入到三口烧瓶内，将三口烧瓶置于微波反应器中，并将反应器的温度升至85～90℃，控制微波功率为0～200W进行反应10～40min，反应完成后将混合液冷却至室温，再加入到乙醇中进行凝固再生制取凝胶，然后再将制取的凝胶移入去离子水中进行浸泡2～3天实现溶剂置换；
（3）将FeCl3·6H2O和浓度为0.8～1.8mol/L的CoCl2·6H2O按照1.5～3：1的质量比进行混合并用蒸馏水进行溶解，然后利用超声处理得到红色溶液，将步骤（2）经过溶剂置换的凝胶放入到红色溶液中，并在溶液的pH调节至10～11，然后往红色溶液中通入氨气，直至凝胶呈现黑红色后，将黑红色的凝胶移入冷冻干燥器中，在-50℃、0～20pa的条件下持续干燥24～72h后，将其自然放置至恒温，然后将凝胶取出进行洗涤至洗涤液颜色变淡为止，再将溶胶进行烘干即可制得磁性纤维素气凝胶；
（4）将制得的磁性纤维素气凝胶置于烧杯中，再加入含氟聚丙烯酸酯乳液后，将烧杯置于超声波装置中，在70～80℃的条件下进行超声浸渍和疏水疏油改性2～20h后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
进一步，所述各步骤中的组分添加份数如下：
废纸纤维粉 0.5～1.5份；
碱试剂 1～3份；
四甲基哌啶氮氧化物 1～3份；
次氯酸钠 1～3份；
离子液体 15～20份；
FeCl3·6H2O/CoCl2·6H2O 1~2份；
含氟聚丙烯酸酯乳液 1～2份。
进一步，所述的废纸为废纸箱、废报纸、废书刊杂质、废牛皮纸、废卡纸、废铜版纸、废页子纸、特种废纸中的至少一种混合而成。
进一步，所述的碱试剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氨水中的至少一种混合而成。
进一步，所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐和1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的其中一种。
进一步，步骤（4）所述的磁性纤维素气凝胶与含氟聚丙烯酸酯乳液的质量比为2.8～3.2：1。
进一步，所述的含氟聚丙烯酸酯乳液为丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸五氟丙脂、甲基丙烯酸五氟丙脂、甲基丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸十七氟壬脂、甲基丙烯酸十七氟癸脂中的至少一种混合而成。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果为：
1、本发明制备的磁性再生纤维素气凝胶拥有多孔结构、组成相互关联的网络，密度低、孔隙度高。材料具有磁性，吸油之后可以用磁铁快速吸附打捞，便于收集；
2、本发明对制备出的磁性纤维素气凝胶吸附材料进行了详细的相选择性吸附水中的有机溶剂或油品实验，结果发现能够有效吸收柴油、汽油、花生油、大豆油、橄榄油、环己烷、乙酸乙酷、石油醚等多种有机溶剂及油品。在10~60 ℃温度范围中，吸收倍率达到15~40g/g之间。由于吸附材料具有磁性，吸收过后，用电磁物质可以较简便的收集打捞；
3、本发明的磁性纤维素气凝胶吸附材料利用废纸制备，能够大大节省材料，变废为宝，制作工艺简单、成本低、使用方便、能够有效去除水中泄漏的多种有机污染物和油类物质，吸收倍率高，吸油彻底，吸附材料无毒无害、采用磁性收集方法简便易用，引起二次污染小；
4、本发明利用废纸纤维粉，实现废弃物高值化利用，可有力缓解不可再生能源的危机，且该产品生产工艺简单、条件温和、采用常规设备，成本低廉，生产过程无“三废”的排放，是一个清洁化、环境友好型技术工艺，大大提高了企业竞争力。
具体实施方式
一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法，用废纸制取再生纤维素，再将所得的再生纤维素在微波辅助的条件下使其溶解在离子液体中进行制得纤维素气凝胶，通过对所制得的纤维素气凝胶进行磁性改性和疏水疏油改性后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
进一步，其具体包括以下步骤：
（1）将废纸进行粉碎并利用20～40目的筛网进行筛分得到废纸纤维粉，将废纸纤维粉按料液比为1：10～15g/ml加入到由碱试剂进行稀释的质量浓度为0.01%～2%的碱溶液中进行浸渍，并在常压下煮沸回流6～8h，回流结束后，将碱溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，将其加入到与碱溶液等体积的以0.1～2mol/L的四甲基哌啶氮氧化物与0.05～1.5mol/L的次氯酸钠溶液混合的混合溶液中，并在55～65℃的条件下进行煮沸回流6～18h后，将混合溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，进行烘干，即可制得再生纤维素；
（2）将上述制得的再生纤维素分散于离子液体中并加入到三口烧瓶内，将三口烧瓶置于微波反应器中，并将反应器的温度升至85～90℃，控制微波功率为0～200W进行反应10～40min，反应完成后将混合液冷却至室温，再加入到乙醇中进行凝固再生制取凝胶，然后再将制取的凝胶移入去离子水中进行浸泡2～3天实现溶剂置换；
（3）将FeCl3·6H2O和浓度为0.8～1.8mol/L的CoCl2·6H2O按照1.5～3：1的质量比进行混合并用蒸馏水进行溶解，然后利用超声处理得到红色溶液，将步骤（2）经过溶剂置换的凝胶放入到红色溶液中，并在溶液的pH调节至10～11，然后往红色溶液中通入氨气，直至凝胶呈现黑红色后，将黑红色的凝胶移入冷冻干燥器中，在-50℃、0～20pa的条件下持续干燥24～72h后，将其自然放置至恒温，然后将凝胶取出进行洗涤至洗涤液颜色变淡为止，再将溶胶进行烘干即可制得磁性纤维素气凝胶；
（4）将制得的磁性纤维素气凝胶置于烧杯中，再加入含氟聚丙烯酸酯乳液后，将烧杯置于超声波装置中，在70～80℃的条件下进行超声浸渍和疏水疏油改性2～20h后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
进一步，所述各步骤中的组分添加份数如下：
废纸纤维粉 0.5～1.5份；
碱试剂 1～3份；
四甲基哌啶氮氧化物 1～3份；
次氯酸钠 1～3份；
离子液体 15～20份；
FeCl3·6H2O/CoCl2·6H2O 1~2份；
含氟聚丙烯酸酯乳液 1～2份。
进一步，所述的废纸为废纸箱、废报纸、废书刊杂质、废牛皮纸、废卡纸、废铜版纸、废页子纸、特种废纸中的至少一种混合而成。
进一步，所述的碱试剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氨水中至少一种混合而成。
进一步，所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐和1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的其中一种。
进一步，步骤（4）所述的磁性纤维素气凝胶与含氟聚丙烯酸酯乳液的质量比为2.8～3.2：1。
进一步，所述的含氟聚丙烯酸酯乳液为丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸五氟丙脂、甲基丙烯酸五氟丙脂、甲基丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸十七氟壬脂、甲基丙烯酸十七氟癸脂中的至少一种混合而成。
实施例1
一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法, 其具体包括以下步骤：
（1）将0.5份由废纸箱碎片进行粉碎并利用20目的筛网进行筛分得到废纸纤维粉，按料液比为1：10g/ml加入到由1.2份氢氧化钠试剂进行稀释的质量浓度为0.01%的氢氧化钠溶液中进行浸渍，并在常压下煮沸回流6h，回流结束后，将氢氧化钠溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，将其加入到与氢氧化钠溶液等体积的以1.3份0.1mol/L的四甲基哌啶氮氧化物与1.4份 0.05mol/L的次氯酸钠溶液混合的混合溶液中，并在55℃的条件下进行煮沸回流6h后，将混合溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，进行烘干，即可制得再生纤维素；
（2）将上述制得的再生纤维素分散于15份 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中并加入到三口烧瓶内，将三口烧瓶置于微波反应器中，并将反应器的温度升至85℃，控制微波功率为200w进行反应10min，反应完成后将混合液冷却至室温，再加入到乙醇中进行凝固再生制取凝胶，然后再将制取的凝胶移入去离子水中进行浸泡2天实现溶剂置换；
（3）将1份由FeCl3·6H2O和浓度为0.8mol/L的CoCl2·6H2O按照1.5：1的质量比进行混合的混合物用蒸馏水进行溶解，然后利用超声处理得到红色溶液，将步骤（2）经过溶剂置换的凝胶放入到红色溶液中，并将红色溶液的pH调节至10，然后往红色溶液中通入氨气，直至凝胶呈现黑红色后，将黑红色的凝胶移入冷冻干燥器中，在-50℃、0～20pa的条件下持续干燥24h后，将其自然放置至恒温，然后将凝胶取出进行洗涤至洗涤液颜色变淡为止，再将溶胶进行烘干即可制得磁性纤维素气凝胶；
（4）将制得的磁性纤维素气凝胶置于烧杯中，再按磁性纤维素气凝胶与丙烯酸三氟乙酯按1.5：1的质量比加入2份丙烯酸三氟乙酯后，将烧杯置于超声波装置中，在70℃的条件下进行超声浸渍和疏水疏油改性20h后，将磁性纤维素气凝胶取出置于真空干燥箱中去除多余的丙烯酸三氟乙酯后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
本实施例所用的氢氧化钠、FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、丙烯酸三氟乙酯和乙醇均为分析纯。
性能测试
将所制得的经疏水疏油改性后的磁性磁性纤维素气凝胶制备成1cm3的吸附材料试样，将其置于50X50cm2面积的柴油与水的混合物中，在添加入10g柴油后，加入0.5g制备的吸附材料试样进行浸渍，检测5min吸油率、饱和吸油倍率和保油率，并按照上述方案再依次测试吸附材料试样对花生油、环己烷、石油醚的吸油率、饱和吸油率和保油率，所得结果如下：
柴油 花生油 环己烷 石油醚
5min吸油率/% 91 92 94 96
饱和吸油倍率 35 23 38 20
保油率/% 96 96 98 99
实施例2
一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法, 其具体包括以下步骤：
（1）将0.8份由废报纸进行粉碎并利用20目的筛网进行筛分得到废纸纤维粉，按料液比为1：12g/ml加入到由3份氢氧化钠试剂进行稀释的质量浓度为0.1%的氢氧化钠溶液中进行浸渍，并在常压下煮沸回流7h，回流结束后，将氢氧化钠溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，将其加入到与氢氧化钠溶液等体积的以3份0.8mol/L的四甲基哌啶氮氧化物与3份1mol/L的次氯酸钠溶液混合的混合溶液中，并在55℃的条件下进行煮沸回流8h后，将混合溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，进行烘干，即可制得再生纤维素；
（2）将上述制得的再生纤维素分散于14.6份1-乙基-3-甲基咪唑氯盐中并加入到三口烧瓶内，将三口烧瓶置于微波反应器中，并将反应器的温度升至88℃，控制微波功率为150W进行反应20min，反应完成后将混合液冷却至室温，再加入到乙醇中进行凝固再生制取凝胶，然后再将制取的凝胶移入去离子水中进行浸泡2天实现溶剂置换；
（3）将2份以FeCl3·6H2O和浓度为1.8mol/L的CoCl2·6H2O按照3：1的质量比进行混合的混合物用蒸馏水进行溶解，然后利用超声处理得到红色溶液，将步骤（2）经过溶剂置换的凝胶放入到红色溶液中，并在溶液的pH调节至11，然后往红色溶液中通入氨气，直至凝胶呈现黑红色后，将黑红色的凝胶移入冷冻干燥器中，在-50℃、0～20pa的条件下持续干燥72h后，将其自然放置至恒温，然后将凝胶取出进行洗涤至洗涤液颜色变淡为止，再将溶胶进行烘干即可制得磁性纤维素气凝胶；
（4）将制得的磁性纤维素气凝胶置于烧杯中，再按磁性纤维素气凝胶与甲基丙烯酸三氟乙酯按3.2：1的质量比加入1.25份甲基丙烯酸三氟乙酯后，将烧杯置于超声波装置中，在78℃的条件下进行超声浸渍和疏水疏油改性3h后，将磁性纤维素气凝胶取出置于真空干燥箱中去除多余的甲基丙烯酸三氟乙酯后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
本实施例中所用的氢氧化钠、FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、甲基丙烯酸三氟乙酯和乙醇均为分析纯。
性能测试
将所制得的经疏水疏油改性后的磁性磁性纤维素气凝胶制备成1cm3的吸附材料试样，将其置于50X50cm2面积的柴油与水的混合物中，在添加入10g柴油后，加入0.5g制备的吸附材料试样进行浸渍，检测5min吸油率、饱和吸油倍率和保油率，并按照上述方案再依次测试吸附材料试样对花生油、环己烷、石油醚的吸油率、饱和吸油率和保油率，所得结果如下：
柴油 花生油 环己烷 石油醚
5min吸油率/% 90 93 92 95
饱和吸油率 36 24 23 23
保油率/% 97 97 97 99
实施例3
一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法, 其具体包括以下步骤：
（1）将1.1份由废牛皮纸进行粉碎并利用40目的筛网进行筛分得到废纸纤维粉，按料液比为1：13g/ml加入到由1.4份氢氧化钾试剂进行稀释的质量浓度为1%的氢氧化钾溶液中进行浸渍，并在常压下煮沸回流6h，回流结束后，将氢氧化钾溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，将其加入到与氢氧化钾溶液等体积的以1.3份1mol/L的四甲基哌啶氮氧化物与1.5份1.5mol/L的次氯酸钠溶液混合的混合溶液中，并在65℃的条件下进行煮沸回流8h后，将混合溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，进行烘干，即可制得再生纤维素；
（2）将上述制得的再生纤维素分散于14.6份1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐中并加入到三口烧瓶内，将三口烧瓶置于微波反应器中，并将反应器的温度升至90℃，控制微波功率为200W进行反应40min，反应完成后将混合液冷却至室温，再加入到乙醇中进行凝固再生制取凝胶，然后再将制取的凝胶移入去离子水中进行浸泡3天实现溶剂置换；
（3）将1.6份以FeCl3·6H2O和浓度为1.6mol/L的CoCl2·6H2O按照3.5：1的质量比进行混合的混合物用蒸馏水进行溶解，然后利用超声处理得到红色溶液，将步骤（2）经过溶剂置换的凝胶放入到红色溶液中，并将溶液的pH调节至11，然后往红色溶液中通入氨气，直至凝胶呈现黑红色后，将黑红色的凝胶移入冷冻干燥器中，在-50℃、0～20pa的条件下持续干燥36h后，将其自然放置至恒温，然后将凝胶取出进行洗涤至洗涤液颜色变淡为止，再将溶胶进行烘干即可制得磁性纤维素气凝胶；
（4）将制得的磁性纤维素气凝胶置于烧杯中，再按磁性纤维素气凝胶与丙烯酸五氟丙脂按2.8：1的质量比加入1.2份丙烯酸五氟丙脂后，将烧杯置于超声波装置中，在75℃的条件下进行超声浸渍和疏水疏油改性2h后，将磁性纤维素气凝胶取出置于真空干燥箱中去除多余的丙烯酸五氟丙脂后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
本实施例所用的氢氧化钾、FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、丙烯酸五氟丙脂和乙醇均为分析纯。
性能测试
将所制得的经疏水疏油改性后的磁性磁性纤维素气凝胶制备成1cm3的吸附材料试样，将其置于50X50cm2面积的柴油与水的混合物中，在添加入10g柴油后，加入0.5g制备的吸附材料试样进行浸渍，检测5min吸油率、饱和吸油倍率和保油率，并按照上述方案再依次测试吸附材料试样对花生油、环己烷、石油醚的吸油率、饱和吸油率和保油率，所得结果如下：
柴油 花生油 环己烷 石油醚
5min吸油率/% 89 94 93 96
饱和吸油率 28 22 37 24
保油率/% 98 97 97 98
实施例4
一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法, 其具体包括以下步骤：
（1）将1.4份由废卡纸进行粉碎并利用20目的筛网进行筛分得到废纸纤维粉，按料液比为1：15g/ml加入到由1份氢氧化钙试剂进行稀释的质量浓度为2%的氢氧化钙溶液中进行浸渍，并在常压下煮沸回流8h，回流结束后，将氢氧化钙溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，将其加入到与氢氧化钙溶液等体积的以1份2mol/L的四甲基哌啶氮氧化物与1.1份1.5mol/L的次氯酸钠溶液混合的混合溶液中，并在65℃的条件下进行煮沸回流18h后，将混合溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，进行烘干，即可制得再生纤维素；
（2）将上述制得的再生纤维素分散于19份1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中并加入到三口烧瓶内，将三口烧瓶置于微波反应器中，并将反应器的温度升至90℃，控制微波功率为200W进行反应40min，反应完成后将混合液冷却至室温，再加入到乙醇中进行凝固再生制取凝胶，然后再将制取的凝胶移入去离子水中进行浸泡3天实现溶剂置换；
（3）将1.6份以FeCl3·6H2O和浓度为1.8mol/L的CoCl2·6H2O按照2.8：1的质量比进行混合的混合物用蒸馏水进行溶解，然后利用超声处理得到红色溶液，将步骤（2）经过溶剂置换的凝胶放入到红色溶液中，并将溶液的pH调节至11，然后往红色溶液中通入氨气，直至凝胶呈现黑红色后，将黑红色的凝胶移入冷冻干燥器中，在-50℃、0～20pa的条件下持续干燥48h后，将其自然放置至恒温，然后将凝胶取出进行洗涤至洗涤液颜色变淡为止，再将溶胶进行烘干即可制得磁性纤维素气凝胶；
（4）将制得的磁性纤维素气凝胶置于烧杯中，再按磁性纤维素气凝胶与甲基丙烯酸五氟丙脂按2.9：1的质量比加入1.2份甲基丙烯酸五氟丙脂后，将烧杯置于超声波装置中，在75℃的条件下进行超声浸渍和疏水疏油改性3h后，将磁性纤维素气凝胶取出置于真空干燥箱中去除多余的甲基丙烯酸三氟乙酯后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
本实施例所用的氢氧化钙、FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、甲基丙烯酸五氟丙脂和乙醇均为分析纯。
性能测试
将所制得的经疏水疏油改性后的磁性磁性纤维素气凝胶制备成1cm3的吸附材料试样，将其置于50X50cm2面积的柴油与水的混合物中，在添加入10g柴油后，加入0.5g制备的吸附材料试样进行浸渍，检测5min吸油率、饱和吸油倍率和保油率，并按照上述方案再依次测试吸附材料试样对花生油、环己烷、石油醚的吸油率、饱和吸油率和保油率，所得结果如下：
柴油 花生油 环己烷 石油醚
5min吸油率/% 88 94 94 96
饱和吸油率 38 26 34 24
保油率/% 97 95 96 98
实施例5
一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法, 其具体包括以下步骤：
（1）将1.2份由废铜版纸进行粉碎并利用40目的筛网进行筛分得到废纸纤维粉，按料液比为1：14g/ml加入到由1.4份氢氧化钡试剂进行稀释的质量浓度为1.5%的氢氧化钡溶液中进行浸渍，并在常压下煮沸回流8h，回流结束后，将氢氧化钾溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，将其加入到与氢氧化钡溶液等体积的以1份2mol/L的四甲基哌啶氮氧化物与1.1份1.5mol/L的次氯酸钠溶液混合的混合溶液中，并在65℃的条件下进行煮沸回流18h后，将混合溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，进行烘干，即可制得再生纤维素；
（2）将上述制得的再生纤维素分散于16.5份1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中并加入到三口烧瓶内，将三口烧瓶置于微波反应器中，并将反应器的温度升至86℃，控制微波功率为150W进行反应40min，反应完成后将混合液冷却至室温，再加入到乙醇中进行凝固再生制取凝胶，然后再将制取的凝胶移入去离子水中进行浸泡2天实现溶剂置换；
（3）将1.7份以FeCl3·6H2O和浓度为1.6mol/L的CoCl2·6H2O按照2.6：1的质量比进行混合的混合物用蒸馏水进行溶解，然后利用超声处理得到红色溶液，将步骤（2）经过溶剂置换的凝胶放入到红色溶液中，并将溶液的pH调节至11，然后往红色溶液中通入氨气，直至凝胶呈现黑红色后，将黑红色的凝胶移入冷冻干燥器中，在-50℃、0～20pa的条件下持续干燥72h后，将其自然放置至恒温，然后将凝胶取出进行洗涤至洗涤液颜色变淡为止，再将溶胶进行烘干即可制得磁性纤维素气凝胶；
（4）将制得的磁性纤维素气凝胶置于烧杯中，再按磁性纤维素气凝胶与甲基丙烯酸八氟戊酯按3.2：1的质量比加入1份甲基丙烯酸八氟戊酯后，将烧杯置于超声波装置中，在80℃的条件下进行超声浸渍和疏水疏油改性3h后，将磁性纤维素气凝胶取出置于真空干燥箱中去除多余的甲基丙烯酸八氟戊酯后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
本实施例所用的氢氧化钡、FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、甲基丙烯酸八氟戊酯和乙醇均为分析纯。
性能测试
将所制得的经疏水疏油改性后的磁性磁性纤维素气凝胶制备成1cm3的吸附材料试样，将其置于50X50cm2面积的柴油与水的混合物中，在添加入10g柴油后，加入0.5g制备的吸附材料试样进行浸渍，检测5min吸油率、饱和吸油倍率和保油率，并按照上述方案再依次测试吸附材料试样对花生油、环己烷、石油醚的吸油率、饱和吸油率和保油率，所得结果如下：
柴油 花生油 环己烷 石油醚
5min吸油率/% 91 92 94 93
饱和吸油率 33 22 37 22
保油率/% 97 96 96 97
实施例6
一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法, 其具体包括以下步骤：
（1）将1.5份由废铜版纸进行粉碎并利用40目的筛网进行筛分得到废纸纤维粉，按料液比为1：12g/ml加入到由1份氢氧化钠试剂进行稀释的质量浓度为1.8%的氢氧化钠溶液中进行浸渍，并在常压下煮沸回流8h，回流结束后，将氢氧化钠溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，将其加入到与氢氧化钠溶液等体积的以1份2mol/L的四甲基哌啶氮氧化物与1份1.5mol/L的次氯酸钠溶液混合的混合溶液中，并在58℃的条件下进行煮沸回流10h后，将混合溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，进行烘干，即可制得再生纤维素；
（2）将上述制得的再生纤维素分散于20份1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中并加入到三口烧瓶内，将三口烧瓶置于微波反应器中，并将反应器的温度升至88℃，控制微波功率为100W进行反应30min，反应完成后将混合液冷却至室温，再加入到乙醇中进行凝固再生制取凝胶，然后再将制取的凝胶移入去离子水中进行浸泡2天实现溶剂置换；
（3）将1.2份以FeCl3·6H2O和浓度为1.6mol/L的CoCl2·6H2O按照2.7：1的质量比进行混合的混合物用蒸馏水进行溶解，然后利用超声处理得到红色溶液，将步骤（2）经过溶剂置换的凝胶放入到红色溶液中，并将溶液的pH调节至11，然后往红色溶液中通入氨气，直至凝胶呈现黑红色后，将黑红色的凝胶移入冷冻干燥器中，在-50℃、0～20pa的条件下持续干燥54h后，将其自然放置至恒温，然后将凝胶取出进行洗涤至洗涤液颜色变淡为止，再将溶胶进行烘干即可制得磁性纤维素气凝胶；
（4）将制得的磁性纤维素气凝胶置于烧杯中，再按磁性纤维素气凝胶与甲基丙烯酸十七氟壬脂按2.9：1的质量比加入1.3份甲基丙烯酸十七氟壬脂后，将烧杯置于超声波装置中，在79℃的条件下进行超声浸渍和疏水疏油改性3h后，将磁性纤维素气凝胶取出置于真空干燥箱中去除多余的甲基丙烯酸十七氟壬脂后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
本实施例所用的氢氧化钠、FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、甲基丙烯酸十七氟壬脂和乙醇均为分析纯。
性能测试
将所制得的经疏水疏油改性后的磁性磁性纤维素气凝胶制备成1cm3的吸附材料试样，将其置于50X50cm2面积的柴油与水的混合物中，在添加入10g柴油后，加入0.5g制备的吸附材料试样进行浸渍，检测5min吸油率、饱和吸油倍率和保油率，并按照上述方案再依次测试吸附材料试样对花生油、环己烷、石油醚的吸油率、饱和吸油率和保油率，所得结果如下：
柴油 花生油 环己烷 石油醚
5min吸油率/% 92 94 94 90
饱和吸油率 36 25 38 28
保油率/% 98 99 95 96
实施例7
一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法, 其具体包括以下步骤：
（1）将1.2份由废书写纸进行粉碎并利用20目的筛网进行筛分得到废纸纤维粉，按料液比为1：10～15g/ml加入到由1.2份以氢氧化钾和氢氧化钠试剂按质量比1：2进行混合稀释的质量浓度为2%的碱溶液中进行浸渍，并在常压下煮沸回流7h，回流结束后，将碱溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，将其加入到与碱溶液等体积的以1份1.5mol/L的四甲基哌啶氮氧化物与1份1.4mol/L的次氯酸钠溶液混合的混合溶液中，并在65℃的条件下进行煮沸回流16h后，将混合溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，进行烘干，即可制得再生纤维素；
（2）将上述制得的再生纤维素分散于17.9份1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐中并加入到三口烧瓶内，将三口烧瓶置于微波反应器中，并将反应器的温度升至88℃，控制微波功率为140W进行反应40min，反应完成后将混合液冷却至室温，再加入到乙醇中进行凝固再生制取凝胶，然后再将制取的凝胶移入去离子水中进行浸泡3天实现溶剂置换；
（3）将1.4份以FeCl3·6H2O和浓度为1.4mol/L的CoCl2·6H2O按照2.6：1的质量比进行混合的混合物用蒸馏水进行溶解，然后利用超声处理得到红色溶液，将步骤（2）经过溶剂置换的凝胶放入到红色溶液中，并在溶液的pH调节至11，然后往红色溶液中通入氨气，直至凝胶呈现黑红色后，将黑红色的凝胶移入冷冻干燥器中，在-50℃、0～20pa的条件下持续干燥58h后，将其自然放置至恒温，然后将凝胶取出进行洗涤至洗涤液颜色变淡为止，再将溶胶进行烘干即可制得磁性纤维素气凝胶；
（4）将制得的磁性纤维素气凝胶置于烧杯中，再按磁性纤维素气凝胶与甲基丙烯酸十七氟癸脂按2.6：1的质量比加入1.3份甲基丙烯酸十七氟癸脂后，将烧杯置于超声波装置中，在74℃的条件下进行超声浸渍和疏水疏油改性3h后，将磁性纤维素气凝胶取出置于真空干燥箱中去除多余的甲基丙烯酸十七氟癸脂后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
本实施例所用的氢氧化钠、氢氧化钾、FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O、甲基丙烯酸十七氟癸脂和乙醇均为分析纯。
性能测试
将所制得的经疏水疏油改性后的磁性磁性纤维素气凝胶制备成1cm3的吸附材料试样，将其置于50X50cm2面积的柴油与水的混合物中，在添加入10g柴油后，加入0.5g制备的吸附材料试样进行浸渍，检测5min吸油率、饱和吸油倍率和保油率，并按照上述方案再依次测试吸附材料试样对花生油、环己烷、石油醚的吸油率、饱和吸油率和保油率，所得结果如下：
柴油 花生油 环己烷 石油醚
5min吸油率/% 91 94 93 95
饱和吸油率 33 24 39 24
保油率/% 98 95 97 99
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种利用废纸制备磁性纤维素气凝胶的方法，其特征在于：用废纸制取再生纤维素，再将所得的再生纤维素在微波辅助的条件下使其溶解在离子液体中进行制得纤维素气凝胶，通过对所制得的纤维素气凝胶进行磁性改性和疏水疏油改性后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种利用废纸制备纤维素气凝胶的方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：
（1）将废纸进行粉碎并利用20～40目的筛网进行筛分得到废纸纤维粉，将废纸纤维粉按料液比为1：10～15g/ml加入到由碱试剂进行稀释的质量浓度为0.01%～2%的碱溶液中进行浸渍，并在常压下煮沸回流6～8h，回流结束后，将碱溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，将其加入到与碱溶液等体积的以0.1～2mol/L的四甲基哌啶氮氧化物与0.05～1.5mol/L的次氯酸钠溶液混合的混合溶液中，并在55～65℃的条件下进行煮沸回流6～18h后，将混合溶液中的固形物滤出，并洗涤至洗涤液为中性后，进行烘干，即可制得再生纤维素；
（2）将上述制得的再生纤维素分散于离子液体中并加入到三口烧瓶内，将三口烧瓶置于微波反应器中，并将反应器的温度升至85～90℃，控制微波功率为0～200W进行反应10～40min，反应完成后将混合液冷却至室温，再加入到乙醇中进行凝固再生制取凝胶，然后再将制取的凝胶移入去离子水中进行浸泡2～3天实现溶剂置换；
（3）将FeCl3·6H2O和浓度为0.8～1.8mol/L的CoCl2·6H2O按照1.5～3：1的质量比进行混合并用蒸馏水进行溶解，然后利用超声处理得到红色溶液，将步骤（2）经过溶剂置换的凝胶放入到红色溶液中，并在溶液的pH调节至10～11，然后往红色溶液中通入氨气，直至凝胶呈现黑红色后，将黑红色的凝胶移入冷冻干燥器中，在-50℃、0～20pa的条件下持续干燥24～72h后，将其自然放置至恒温，然后将凝胶取出进行洗涤至洗涤液颜色变淡为止，再将溶胶进行烘干即可制得磁性纤维素气凝胶；
（4）将制得的磁性纤维素气凝胶置于烧杯中，再加入含氟聚丙烯酸酯乳液后，将烧杯置于超声波装置中，在70～80℃的条件下进行超声浸渍和疏水疏油改性2～20h后，即可制得疏水疏油改性后的磁性纤维素气凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种利用废纸制备纤维素气凝胶的方法，其特征在于：
所述各步骤中的组分添加份数如下：
废纸纤维粉 0.5～1.5份；
碱试剂 1～3份；
四甲基哌啶氮氧化物 1～3份；
次氯酸钠 1～3份；
离子液体 15～20份；
FeCl3·6H2O/CoCl2·6H2O 1~2份；
含氟聚丙烯酸酯乳液 1～2份。
4.根据权利要求2所述的一种利用废纸制备纤维素气凝胶的方法，其特征在于：所述的废纸为废纸箱、废报纸、废书刊杂质、废牛皮纸、废卡纸、废铜版纸、废页子纸、特种废纸中的至少一种混合而成。
5.根据权利要求2或3所述的一种利用废纸制备纤维素气凝胶的方法，其特征在于：所述的碱试剂为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钡、氨水中至少一种混合而成。
6.根据权利要求2或3所述的一种利用废纸制备纤维素气凝胶的方法，其特征在于：所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的其中一种。
7.根据权利要求2或3所述的一种利用废纸制备纤维素气凝胶的方法，其特征在于：步骤（4）所述的磁性纤维素气凝胶与含氟聚丙烯酸酯乳液的质量比为2.8～3.2：1。
8.根据权利要求2或3所述的一种利用废纸制备纤维素气凝胶的方法，其特征在于：所述的含氟聚丙烯酸酯乳液为丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸五氟丙脂、甲基丙烯酸五氟丙脂、甲基丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸十七氟壬脂、甲基丙烯酸十七氟癸脂中的至少一种混合而成。
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