CN110787773A - 一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法 - Google Patents
一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110787773A CN110787773A CN201910944089.XA CN201910944089A CN110787773A CN 110787773 A CN110787773 A CN 110787773A CN 201910944089 A CN201910944089 A CN 201910944089A CN 110787773 A CN110787773 A CN 110787773A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- montmorillonite
- chitosan
- water
- aerogel
- drying
- 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.)
- Pending
Links
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 title claims abstract description 74
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 9
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 26
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 9
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 claims description 8
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 6
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- URXQDXAVUYKSCK-UHFFFAOYSA-N hexadecyl(dimethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[NH+](C)C URXQDXAVUYKSCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 4
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- PFKRTWCFCOUBHS-UHFFFAOYSA-N dimethyl(octadecyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCCCC[NH+](C)C PFKRTWCFCOUBHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 2
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 abstract description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 238000013329 compounding Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 abstract 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 abstract 1
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 description 16
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002749 Bacterial cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000005016 bacterial cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000011278 co-treatment Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 239000004966 Carbon aerogel Substances 0.000 description 1
- PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N Cellulose, microcrystalline Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 PTHCMJGKKRQCBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 235000015170 shellfish Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
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
- B01J20/22—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
-
- 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
- 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
- B01J20/28054—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 surface properties or porosity
- B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
- B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
-
- 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
- C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶的方法。其制备方法是对蒙脱土进行改性，再以氢氧化钠、水和尿素为溶液配制蒙脱土‑壳聚糖水悬浮液，然后进行离子交换将其分散并凝胶，最后进行干燥处理。使用甲醇溶剂交换法制备出蒙脱土‑壳聚糖气凝胶，既克服了吸附剂不易回收、二次污染水体的问题，又进一步提高了材料的吸附能力。所制得的材料具有良好的稳定性，可用于重金属导致的水污染治理，绿色环保。所制得的蒙脱土‑壳聚糖气凝胶密度气凝胶材料密度为0.15‑0.5g/cm3，比表面积210‑270m2/g，抗压强度为0.8‑2.1MPa。该制备方法工艺简捷，反应周期短，具有批量生产的前景。
Description
技术领域：
本发明涉及工业废水处理领域，具体涉及一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶的方法。
背景技术：
目前由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。如随废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。重金属污染与其他有机化合物的污染不同。不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除。而重金属具有富集性，很难在环境中降解。因此，重金属污染问题日益受到人们的重视。
目前，关于对金属离子的吸附已有许多报道，例如，2014年Haiyan Wang等人以纤维素作为原材料，采用溶胶凝胶法和冷冻干燥技术再碳化得到纤维素基碳气凝胶，可以用于吸附油、有机溶剂、染料和重金属离子。2018年Huazheng Sai等人采用快速蒸发干燥的方式制备疏水弹性的SiO2－细菌纤维素复合气凝胶，干燥时间相比于超临界干燥和冷冻干燥有所缩短，利用SiO2凝胶和细菌纤维素凝胶的互穿网络增强气凝胶的机械性能，材料在60％形变之后仍可恢复形状。而有关掺杂改性蒙脱土与壳聚糖复合吸附剂的吸附研究报道则很少。所以，以壳聚糖和改性蒙脱土为原料制备了复合吸附剂，并用重金属对其吸附性能进行了探讨，旨在为含重金属离子的工业废水的处理、贵重金属离子富集与回收等方面探求有益的新思路和实验的可行性。
发明内容：
本发明的目的是提供一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法。使用蒙脱土料浆、壳聚糖为原料，使用甲醇溶剂交换法制备出块状蒙脱土－壳聚糖气凝胶，具有三维纳米多孔网络结构，解决了吸附剂不易回收的问题，而且其具有良好的热稳定性、化学稳定性、结构稳定性，它的高比表面积也赋予了它良好的吸附效果，所以是一种理想的吸附材料。该制备方法工艺简捷，反应周期短，具有批量生产的前景。
本发明的技术方案为：一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法；其具体步骤如下：
(1)蒙脱土的改性
将蒙脱土浆料放入容器中，加入水，搅拌，调节溶液pH＝7－9，加入改性剂，水浴加热到并搅拌后，抽滤、洗涤、放入烘箱中烘干、研磨，得到改性的蒙脱土粉末；
(2)蒙脱土－壳聚糖悬浮液的制备
将步骤(1)中制得的改性后的蒙脱土粉末，加入到尿素－水－强碱溶液中，再加入壳聚糖搅拌，得到蒙脱土－壳聚糖悬浮液；
(3)蒙脱土－壳聚糖的凝胶
将步骤(2)得到的蒙脱土－壳聚糖悬浮液放入冰箱冷冻10－12h，然后继续搅拌，离心，放入醇溶液里面进行离子交换，得到蒙脱土－壳聚糖凝胶；
(4)蒙脱土－壳聚糖凝胶的老化及干燥
将步骤(3)所制得的蒙脱土－壳聚凝胶加入溶剂进行老化，干燥，得到蒙脱土－壳聚糖气凝胶。
优选步骤(1)中所述的蒙脱土浆料在室温下密度范围为0.9－1g/cm3；蒙脱土浆料和水的体积比为1：(1－2)。
优选步骤(1)所使用的改性剂为十六烷基二甲基氯化铵或十八烷基二甲基氯化铵中的一种；改性剂与蒙脱土浆料的质量比为1：(1.25％－4.5％)。
优选步骤(1)中的搅拌时间均为1－2h；水浴加热温度为60－90℃；烘箱的温度为80－100℃。
优选步骤(2)中所述的强碱为氢氧化锂或者氢氧化钠中的一种；尿素－水－强碱的质量比为(2－2.5)：(13－14.2)：1。
优选步骤(2)中改性后的蒙脱土：壳聚糖：尿素－水－强碱溶液的质量比为1：(0.1－1)：(60－120)；步骤(2)中加入壳聚糖后的搅拌时间为3－6h。
优选步骤(3)中醇溶液为甲醇或者乙醇溶液中的一种；步骤(3)中的搅拌时间为3－6h。
优选步骤(4)中所述的溶剂为乙醇或去离子水；老化时间为24h－72h，期间每10－14h更换一次老化液。
优选步骤(4)中所述的干燥方法为冷冻干燥、CO2超临界干燥及乙醇超临界干燥中的一种。
本发明制得的壳聚糖复合蒙脱土气凝胶材料密度为0.15－0.5g/cm3，比表面积210－270m2/g，抗压强度为0.8－2.1MPa。
有益效果：
(1)相比较于传统的吸附剂，本发明制备得到的蒙脱土－壳聚糖气凝胶呈块状，有利于进一步的回收利用，避免二次污染。
(2)相比较于传统壳聚糖复合蒙脱石吸附剂的制备工艺，本发明使用碱处理法制备无需热处理即可制得蒙脱土－壳聚糖气凝胶吸附剂，操作简单，且生产出的样品稳定性好，有望实现批量生产。
(3)本发明制得的蒙脱土－壳聚糖气凝胶用于重金属污染治理，可循环使用，绿色环保。
附图说明：
图1为实例1所制备的壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶XRD分布图。
图2为实例1所制备的壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶SEM分布图。
具体实施方式：
下面结合实例对本发明作进一步说明，但保护范围并不限于此。
实例1
在烧杯中加入蒙脱土原浆100ml(蒙脱土浆料在室温下密度为1g/cm3)，加入150ml的水搅拌1.5h，用HCl调节pH＝7，再加入1.257g的十六烷基二甲基氯化铵，水浴加热60℃搅拌1.5h，抽滤，用水洗涤3次，取出放入100℃的恒温干燥箱中烘干。取0.5g蒙脱土和0.5g的壳聚糖放入尿素(7g)－氢氧化锂(3.5g)－水(48g)的溶液中，搅拌5h，放入－18℃冰箱中冷冻12h，取出搅拌5h，离心，放入甲醇浴中直至形成蒙脱土－壳聚糖湿凝胶。取出向蒙脱土－壳聚糖湿凝胶中加入乙醇进行老化，乙醇的量以没过湿凝胶为准，老化时间24h，期间每12h更换一次乙醇。将蒙脱土－壳聚糖气凝胶前驱体放入反应釜中进行CO2超临界干燥，得到块状蒙脱土－壳聚糖气凝胶。所制得的材料密度为0.45g/cm3，比表面积240.29m2/g，抗压强度为2.1MPa。本实例所制备的壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶XRD分布图如图1所示，从图上可以看出生成了所需的主晶相，没有杂质相，特征峰与标准卡片吻合良好；所制备的壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶SEM分布图如图2所示，从图中可以明显看出片层结构，很好的交联在一起，无团聚现象。
实例2
在烧杯中加入蒙脱土原浆200ml(蒙脱土浆料在室温下密度为1g/cm3)，加入200ml的水搅拌2h，用HCl调节pH＝8，再加入4g的十六烷基二甲基氯化铵，水浴加热80℃搅拌2h，抽滤，用水洗涤3次，取出放入90℃的恒温干燥箱中烘干。取0.9g蒙脱土和0.1g的壳聚糖放入尿素(8.5g)－氢氧化锂(4g)－水(55g)的溶液中，搅拌3h，放入－18℃冰箱中冷冻10h，取出搅拌3h，离心，放入甲醇浴中直至形成蒙脱土－壳聚糖湿凝胶。取出向蒙脱土－壳聚糖湿凝胶中加入去离子水进行老化，去离子水的量以没过湿凝胶为准，老化时间48h，期间每12h更换一次乙醇。将蒙脱土－壳聚糖气凝胶前驱体使用液氮将其进行急冷处理，然后在冷冻干燥机中干燥24h，得到块状蒙脱土－壳聚糖气凝胶。所制得的材料密度为0.35g/cm3，比表面积250.27m2/g，抗压强度为1MPa。
实例3
在烧杯中加入蒙脱土原浆150ml(蒙脱土浆料在室温下密度为0.9g/cm3)，加入200ml的水搅拌2h，用HCl调节pH＝9，再加入3.85g的十六烷基二甲基氯化铵，水浴加热70℃搅拌2h，抽滤，用水洗涤3次，取出放入100℃的恒温干燥箱中烘干。取0.7g蒙脱土和0.3g的壳聚糖放入尿素(7.5g)－氢氧化锂(3.5g)－水(47g)的溶液中，搅拌5h，放入－18℃冰箱中冷冻12h，取出搅拌5h，离心，放入乙醇浴中至致形成蒙脱土－壳聚糖湿凝胶。取出向蒙脱土－壳聚糖湿凝胶中加入去离子水进行老化，去离子水的量以没过湿凝胶为准，老化时间60h，期间每12h更换一次乙醇。将蒙脱土－壳聚糖湿凝胶放入反应釜中进行乙醇超临界干燥，得到蒙脱土－壳聚糖气凝胶。所制得的材料密度为0.15g/cm3，比表面积210.36m2/g，抗压强度为1.5MPa。
实例4
在烧杯中加入蒙脱土原浆100ml(蒙脱土浆料在室温下密度为1g/cm3)，加入200ml的水搅拌1h，用HCl调节pH＝7，再加入4g的十八烷基二甲基氯化铵，水浴加热60℃搅拌2h，抽滤，用水洗涤3次，取出放入100℃的恒温干燥箱中烘干。取0.8g蒙脱土和0.2g的壳聚糖放入尿素(7.5g)－氢氧化锂(3g)－水(40.5g)的溶液中，搅拌3h，放入－18℃冰箱中冷冻10h，取出搅拌5h，离心，放入甲醇浴中至致形成蒙脱土－壳聚糖湿凝胶。取出向蒙脱土－壳聚糖湿凝胶中加入去离子水进行老化，去离子水的量以没过湿凝胶为准，老化时间48h，期间每10h更换一次乙醇。将蒙脱土－壳聚糖气凝胶前驱体放入反应釜中进行CO2超临界干燥，得到块状蒙脱土－壳聚糖气凝胶。所制得的材料密度为0.5g/cm3，比表面积230.37m2/g，抗压强度为1.8MPa。
Claims (10)
1.一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法，其具体步骤如下：
(1)蒙脱土的改性
将蒙脱土浆料放入容器中，加入水，搅拌，调节溶液pH＝7-9，加入改性剂，水浴加热到并搅拌后，抽滤、洗涤、放入烘箱中烘干、研磨，得到改性的蒙脱土粉末；
(2)蒙脱土-壳聚糖悬浮液的制备
将步骤(1)中制得的改性后的蒙脱土粉末，加入到尿素-水-强碱溶液中，再加入壳聚糖搅拌，得到蒙脱土-壳聚糖悬浮液；
(3)蒙脱土-壳聚糖的凝胶
将步骤(2)得到的蒙脱土-壳聚糖悬浮液放入冰箱冷冻10-12h，然后继续搅拌，离心，放入醇溶液里面进行离子交换，得到蒙脱土-壳聚糖凝胶；
(4)蒙脱土-壳聚糖凝胶的老化及干燥
将步骤(3)所制得的蒙脱土-壳聚凝胶加入溶剂进行老化，干燥，得到蒙脱土-壳聚糖气凝胶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的蒙脱土浆料密度范围为0.9-1g/cm3；蒙脱土浆料和水的体积比为1:(1-2)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)所使用的改性剂为十六烷基二甲基氯化铵或十八烷基二甲基氯化铵中的一种；改性剂与蒙脱土浆料的质量比为1:(1.25％-4.5％)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中的搅拌时间均为1-2h；水浴加热温度为60-90℃；烘箱的温度为80-100℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中所述的强碱为氢氧化锂或者氢氧化钠中的一种；尿素-水-强碱的质量比为(2-2.5):(13-14.2):1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中改性后的蒙脱土：壳聚糖：尿素-水-强碱溶液的质量比为1:(0.1-1):(60-120)；步骤(2)中加入壳聚糖后的搅拌时间为3-6h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中醇溶液为甲醇或者乙醇溶液中的一种；步骤(3)中的搅拌时间为3-6h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)中所述的溶剂为乙醇或去离子水；老化时间为24h-72h，期间每10-14h更换一次老化液。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)中所述的干燥方法为冷冻干燥、CO2超临界干燥及乙醇超临界干燥中的一种。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于制得的壳聚糖复合蒙脱土气凝胶材料密度为0.15-0.5g/cm3，比表面积210-270m2/g，抗压强度为0.8-2.1MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910944089.XA CN110787773A (zh) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910944089.XA CN110787773A (zh) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110787773A true CN110787773A (zh) | 2020-02-14 |
Family
ID=69438697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910944089.XA Pending CN110787773A (zh) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110787773A (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101524635A (zh) * | 2009-03-28 | 2009-09-09 | 大连理工大学 | 一种壳聚糖/有机蒙脱土纳米复合材料的制备方法 |
| JP2016163880A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-08 | 国立大学法人九州大学 | 液体中の含硫黄化合物の除去方法 |
| CN106009001A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-10-12 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 壳聚糖气凝胶的制备方法 |
| CN106009002A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-10-12 | 盐城工学院 | 一种壳聚糖/蒙脱土纳米复合水凝胶及其制备方法 |
| CN106076272A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-09 | 四川大学 | 一种重金属离子吸附剂的制备方法 |
| WO2018081688A1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Imerys Filtration Minerals, Inc. | Composite filter aids and methods of using composite filter aids |
| CN108249503A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-07-06 | 主义 | 一种蒙脱土/壳聚糖复合污水处理剂及制备与应用 |
| CN108704620A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-10-26 | 大连理工大学 | 一种处理废水中阴离子的壳聚糖/疏水蒙脱土吸附材料的制备方法及应用 |
| CN109160533A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-08 | 南京工业大学 | 一种块状SrTiO3气凝胶的制备方法 |
| CN109759047A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-05-17 | 南京工业大学 | 一种钛酸钡锶气凝胶光催化剂的制备方法 |
| CN110124643A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-16 | 南华大学 | 壳聚糖/自来水厂铝污泥复合气凝胶吸附材料的制备方法及其应用 |
| CN110152613A (zh) * | 2018-04-16 | 2019-08-23 | 兰州理工大学 | 一种气凝胶吸附剂及其制备方法 |
-
2019
- 2019-09-30 CN CN201910944089.XA patent/CN110787773A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101524635A (zh) * | 2009-03-28 | 2009-09-09 | 大连理工大学 | 一种壳聚糖/有机蒙脱土纳米复合材料的制备方法 |
| JP2016163880A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-08 | 国立大学法人九州大学 | 液体中の含硫黄化合物の除去方法 |
| CN106009001A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-10-12 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 壳聚糖气凝胶的制备方法 |
| CN106076272A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-09 | 四川大学 | 一种重金属离子吸附剂的制备方法 |
| CN106009002A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-10-12 | 盐城工学院 | 一种壳聚糖/蒙脱土纳米复合水凝胶及其制备方法 |
| WO2018081688A1 (en) * | 2016-10-31 | 2018-05-03 | Imerys Filtration Minerals, Inc. | Composite filter aids and methods of using composite filter aids |
| CN108249503A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-07-06 | 主义 | 一种蒙脱土/壳聚糖复合污水处理剂及制备与应用 |
| CN110152613A (zh) * | 2018-04-16 | 2019-08-23 | 兰州理工大学 | 一种气凝胶吸附剂及其制备方法 |
| CN108704620A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-10-26 | 大连理工大学 | 一种处理废水中阴离子的壳聚糖/疏水蒙脱土吸附材料的制备方法及应用 |
| CN109160533A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-01-08 | 南京工业大学 | 一种块状SrTiO3气凝胶的制备方法 |
| CN109759047A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-05-17 | 南京工业大学 | 一种钛酸钡锶气凝胶光催化剂的制备方法 |
| CN110124643A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-16 | 南华大学 | 壳聚糖/自来水厂铝污泥复合气凝胶吸附材料的制备方法及其应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| HAMID ENNAJIH ET AL.: ""Chitosan–montmorillonite bio-based aerogel hybrid microspheres"", 《MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS》 * |
| 周俊宇 等: ""LiOH/尿素溶剂体系制备高强度壳聚糖水凝胶膜"", 《材料科学与工程学报》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220126267A1 (en) | Co-pyrolyzed sludge biochar modified by lanthanum carbonate, preparation method and use thereof | |
| CN102688752B (zh) | 一种β-环糊精接枝碳纳米管吸附材料的制法和用途 | |
| CN106732358B (zh) | 一种负载氧化铁的生物质碳化微球及其制备和应用 | |
| CN104874365B (zh) | 羧甲基纤维素离子插层类水滑石复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN103183372B (zh) | 一种模板法固相制备纳米氧化锌的方法 | |
| CN105129857A (zh) | 一种花状氧化钨纳米材料及其制备方法 | |
| CN108565462A (zh) | 一种硫掺杂多孔碳材料及其制备方法和应用 | |
| CN113401917B (zh) | 活化粉煤灰硅铝不溶相合成纯相p型分子筛的制备方法 | |
| CN108212089B (zh) | 一种功能麻类生物质碳气凝胶及其制备方法与应用 | |
| CN111710529B (zh) | 一种Co/Mn-MOF/氮掺杂碳基复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN110961084A (zh) | 一种改性壳聚糖气凝胶的制备方法及其对锂离子的吸附应用 | |
| CN107638872B (zh) | 一种粉煤灰/磁性秸秆复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN108538618A (zh) | 一种多孔ZnO-C复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN104923160A (zh) | 用于吸附污废水中重金属离子的复合材料的制备方法 | |
| CN106955677A (zh) | 一种基于离子液体改性的鸡蛋壳/活性炭吸附剂及其制备方法 | |
| CN109346716A (zh) | 一种非木材造纸原料碱处理废液制备C/SiOx复合锂电池负极材料的方法 | |
| CN115634667B (zh) | 改性羧甲基纤维素微球吸附材料及制备方法及应用 | |
| CN110787773A (zh) | 一种块状壳聚糖复合改性蒙脱土气凝胶材料的方法 | |
| CN109336107B (zh) | 一种碱木质素多孔碳电极材料的制备方法 | |
| CN101306815B (zh) | 以石油焦为原料制备高吸附性活性炭的方法 | |
| CN109482133B (zh) | 一种利用Hummers法的废液制备吸附材料的方法 | |
| CN102923720A (zh) | 综合利用氯化钠废水制备纳米白炭黑的方法 | |
| CN112408849A (zh) | 一种水泥助磨剂及其制备方法 | |
| CN115215320A (zh) | 一种超分子诱导氮掺杂木质素衍生碳材料及其制备方法与应用 | |
| CN114632515A (zh) | 一种磁性生物炭纳米光催化剂的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200214 |