CN113025338B - 利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法，属于复合材料制备领域。本发明利用我国丰富的柠条锦鸡儿生物质资源和石墨尾矿资源，通过化学、材料和矿物学方法的集成，开发出具有保水、缓释腐植酸和微量元素、土壤污染修复以及土壤盐碱改良多种功能的新型复合材料，满足农业发展和生态修复对环境友好生态材料的需求，为完善“资源利用‑新材料开发‑生态修复‑经济增值”闭环式生态链和实现循环经济发展目标提供新途径。

Description

利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法

技术领域

本申请涉及复合材料制备技术领域，具体而言，涉及一种利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法。

背景技术

我国北疆和西部地区长期存在干旱缺水、土壤贫瘠和荒漠化等问题，导致农业生产效率低、生态修复困难等一系列影响民生和社会发展的重大问题。因而，通过开发新型节水环境材料，提高农业生产和生态修复水平，促进农业增产增收和生态环境改善引起了人们极大的关注。吸水性高分子材料由于具有优异的吸水和保水能力，作为节水材料在农林业和生态修复领域展现出巨大的应用潜力。已有研究证明，高分子吸水材料可以提高土壤的吸水、保水、保肥和保墒能力，进而提高农作物的产量和植树的成活率。然而，随着农林业对吸水材料需求量的逐年增加，石油单体基合成类高分子吸水材料由于存在不可再生、成本高、环境不友好等缺点，已不能满足农林业发展对环境友好型生态材料日益增长的需求。在材料绿色化越来越引起关注的今天，人们越来越青睐用天然原料替代石油基原料来合成各种新材料。所以，“源于自然”的新材料的研究和开发成为学术和工业界竞相关注的热点。利用当地的优势资源开发新型生态修复材料，不仅可以降低成本、提高材料的环境友好性，而且还可以为地方资源的高值化利用提供新途径。

我国西部地区可用于制备新型节水材料的生物质资源非常丰富。柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom,CK)是西部地区广泛种植的一种落叶灌木，其特点是生命力强，具有极强的耐寒、耐高温、耐旱能力，并且耐贫瘠，萌蘖再生能力强，生命周期长，在含水率为4.08％的沙壤土中年均生长量可达67厘米，所以是防风固沙、保持水土、改善生态环境的优良灌木。近年来，西部和北方地区不断加强生态修复和绿化规模，柠条的种植面积逐渐扩大，仅内蒙古自治区柠条锦鸡儿种植面积已经发展到三千余万亩，每年生物质柠条锦鸡儿残枝产量超过千万吨，但目前柠条锦鸡儿生物质资源除了少量用于炼油、散养放牧饲料外，大部分都被作为生物燃料焚烧，不仅会排放大量的温室气体二氧化碳，引起环境污染，而且资源没有得到高值化利用。所以，将柠条锦鸡儿不经过燃烧直接转化成生态环境材料，使其回归到土壤中，不仅可以拓展柠条锦鸡儿资源的加工、利用新途径，而且避免了传统利用方式引起的环境污染。从物质组成分析，柠条锦鸡儿的纤维素含量较高，其综合纤维素含量达到72.71％，富含纤维素结构使得柠条锦鸡儿糠粉具有良好的天然亲水性和自然可降解性，具有制备多功能环境友好环境材料的优势。

我国西部地区可用于制备新型环境材料的天然硅酸盐矿物资源非常丰富。石墨是一种具有优异导热、导电、耐高温性能的非金属矿物，具有独特的纳米层状结构，在电子信息、电池、冶金、航空航天、建材环保、化工领域中占有重要地位，已经成为世界各国竞相关注的战略资源。我国石墨矿产资源储量丰富，总储量占世界总量一半以上。近年来，工业的快速发展带动了石墨产业的规模化发展，天然石墨矿物资源的开采量逐年增加。目前，全国品质石墨年产量近100万吨，但由于优质石墨矿中石墨的含量仅在10～13％左右，石墨矿开采后排出的尾矿矿浆经自然风干脱水后形成固体石墨尾矿废料，每生产1吨石墨会产生数十吨石墨尾矿。据统计，我国石墨选矿尾矿年排放量达600万吨以上。石墨尾矿的堆存不仅占用大量土地，易造成水体和空气污染，而且造成了资源的浪费。目前，石墨尾矿一般用于建材生产，比如，发明专利《石墨尾矿环保陶瓷生态砖》(CN1607043)以石墨尾矿为主要原料制备陶瓷砖；《一种利用石墨尾矿废渣生产烧结空心砖的方法》(CN102276190A)以石墨尾矿和煤矸石为主要原料制备了烧结空心砖。但总体而言石墨尾矿再生资源化利用的形式较为单一，利用率不高，制约了我国石墨产业的可持续发展。从固废的角度看，石墨尾矿就是一种固体废料，但从矿物视角来看，石墨尾矿是一种非常好的非金属矿物资源。通过矿物组成分析发现，石墨尾矿中含有云母、长石、石英、透闪石、透辉石、石榴石、方解石、金红石、绿泥石、高岭石、蒙脱石、绢云母等多种纳米非金属矿物，这些矿物具有和其它非金属矿物一样的属性，可以释放出植物生长所需的钙、镁、硫、钾、铁、锰、锌等营养元素，还可以通过矿物表面的活性Si-OH基团进行接枝聚合反应，与高分子材料基体产生较好的相容性，适用于制备有机-无机复合功能高分子材料。此外，这些天然的矿物对土壤中的重金属离子具有较强的吸附钝化作用，作为生态材料使用时还具有修复重金属污染的功能。

所以，面向我国西部和北疆地区生态修复以及黄河流域生态保护的战略需求，利用当地特有的资源开发出满足贫瘠土壤和干旱土壤保水和绿化需求的生态材料，同时实现节水保水、改善土壤团粒结构、土壤污染修复、释放营养和微量元素等多种功能，具有广阔的应用前景。但目前还没有基于柠条锦鸡儿、石墨尾矿、腐植酸钾等“就地取材”的原料制备多功能复合节水材料的相关报道，也没有应用的先例。

发明内容

本申请的目的在于提供提供一种利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法。利用我国丰富的柠条锦鸡儿生物质资源和石墨尾矿资源，通过化学、材料和矿物学方法的集成，开发出具有保水、缓释腐植酸和微量元素、土壤污染修复以及土壤盐碱改良多种功能的新型复合材料，满足农业发展和生态修复对环境友好生态材料的需求，为完善“资源利用-新材料开发-生态修复-经济增值”闭环式生态链和实现循环经济发展目标提供新途径。

第一方面，本申请提供一种利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)将柠条锦鸡儿枝条粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾按一定比例混合均匀后，进行超高温蒸汽气流粉碎，得到粒径小于25μm的具有表面活性的粉体；

(2)向步骤(1)得到的粉体中喷洒含有抗坏血酸的水溶液，然后喷入含有KH570的乙醇溶液，控制粉体的总含水量为30～45％，拌匀后转入密闭容器中放置24h；

(3)将步骤(2)得到的混合物进行辊压处理3～5次，得到厚度为0.5～2mm的薄片；

(4)将步骤(3)得到的薄片在机械搅拌下按固液质量比1:5～1:15分散到水中，然后加入乙烯基单体和交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌形成均一的浆状悬浮液；

(5)将步骤(4)得到的浆状悬浮液转入反应罐内，用氮气鼓泡1h，然后加入引发剂和加入适量的碱，在室温下引发聚合反应，得到胶状固体产物；

(6)将步骤(5)得到的胶状固体产物进行强力干燥，再粉碎、筛分，得到不同粒径的多功能复合材料产品。

在一种可能的实施方式中，柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者的混合物中，按质量份数计，柠条锦鸡儿20～40份，石墨尾矿10～30份，腐植酸钾30～50份。

在一种可能的实施方式中，所述的抗坏血酸用量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的2～5％；KH570用量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的2～5％。

在一种可能的实施方式中，所述的乙烯基单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的至少一种，其总质量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的100～185％。

在一种可能的实施方式中，所述的交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的2～6％。

在一种可能的实施方式中，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮异丁腈、过氧化氢、过氧化苯甲酰中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，引发剂用量为乙烯基单体质量的2～5％。

在一种可能的实施方式中，所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、硅酸钾、碳酸氢钾中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，乙烯基单体总质量为40～60％的碱。

第二方面，本申请另提供一种多功能复合材料，利用前述方法制备得到。

本申请提供的一种利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法，有益效果包括：

(1)本发明用源于自然的天然生物质和石墨尾矿为主要原料制备多功能复合材料，不仅得到的生态材料性能优异，价格低廉，而且还具有绿色环保的优势。

(2)本发明所述工艺制备方法简单，在室温下即可进行反应，克服了传统聚合方法必须在加热条件下进行的缺陷，可以有效降低对设备的要求。材料制备过程中使用的溶剂为水，未使用有毒有害的有机溶剂和表面活性剂，因此工艺较绿色环保，实现了原料和工艺的双向绿色化。

(3)通过引入不同有机基团强化了复合材料对碱金属离子、重金属离子的吸附性能和钝化能力。通过引入腐植酸钾改善了复合材料的孔道结构，因而吸水速率更快，而且腐植酸钾可以缓释出来，改善土壤的团粒结构，增加土壤有机碳含量，更适合现代节水农业和生态恢复等方面的应用需求。

(4)柠条锦鸡儿平均每三年必须平茬一次。随着柠条锦鸡儿的种植面积不断增加，平茬产生的生物质资源的产量剧增，这些沙生灌木枝无法较快的自然腐烂分解，大面积堆积将会带来环境污染，大面积焚烧将会带来严重的大气污染。所以本发明利用柠条锦鸡儿为原料开发出高附加值新材料，可为沙生灌木资源高值利用提供新途径。

(5)随着石墨资源的开采，石墨尾矿量急剧增加，作为固废堆放占用大量土地，而且还会引起环境问题，所以利用石墨尾矿为原料开发新型生态材料，也为石墨尾矿的利用提供了新途径，有利于实现“循环经济”发展模式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本申请的保护范围。

图1是本发明提供的利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法的流程图。

图2是本发明所制备多功能复合材料的红外光谱图。

图3是本发明所制备多功能复合材料的扫描电镜图片：(a)MFCM-1；(b)MFCM-2；(c)MFCM-5。

图4是本发明所制备多功能复合材料在纯水、自来水和生理盐水中的吸水倍率图。

图5是本发明所制备多功能复合材料在沙土中的保水性能图。

图6是本发明所制备多功能复合材料中腐植酸钾释放曲线图。

图7是本发明所制备多功能复合材料对常见重金属离子的吸附容量图。

具体实施方式

图1为本申请实施例提供的利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法的技术工艺的流程图。请参阅图1，该制备方法包括如下步骤：

(1)将柠条锦鸡儿枝条粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾按一定比例混合均匀后，进行超高温蒸汽气流粉碎，得到粒径小于25μm的具有表面活性的粉体；

(2)向步骤(1)得到的粉体中喷洒含有抗坏血酸的水溶液，然后喷入含有KH570的乙醇溶液，控制粉体的总含水量为30～45％，拌匀后转入密闭容器中放置24h；

(3)将步骤(2)得到的混合物进行辊压处理3～5次，得到厚度为0.5～2mm的薄片；

(4)将步骤(3)得到的薄片在机械搅拌下按固液质量比1:5～1:15分散到水中，然后加入乙烯基单体和交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌形成均一的浆状悬浮液；

(5)将步骤(4)得到的浆状悬浮液转入反应罐内，用氮气鼓泡1h，然后加入引发剂和加入占乙烯基单体总质量为40～60％的碱，在室温下引发聚合反应，得到胶状固体产物；

(6)将步骤(5)得到的胶状固体产物进行强力干燥，再粉碎、筛分，得到不同粒径的多功能复合材料产品。

在一种可能的实施方式中，柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者的混合物中，按质量份数计，柠条锦鸡儿20～40份，石墨尾矿10～30份，腐植酸钾30～50份。

在一种可能的实施方式中，所述的抗坏血酸用量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的2～5％；KH570用量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的2～5％。

在一种可能的实施方式中，所述的乙烯基单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的至少一种，其总质量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的100～185％。

在一种可能的实施方式中，所述的交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的2～6％。

在一种可能的实施方式中，所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮异丁腈、过氧化氢、过氧化苯甲酰中的至少一种，其用量为乙烯基单体质量的2～5％。

在一种可能的实施方式中，所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、硅酸钾、碳酸氢钾中的至少一种，碱的总用量为乙烯基单体质量的40～60％。

本申请提供的一种利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法，(1)利用源于自然的天然生物质和石墨尾矿为主要原料制备多功能复合材料，不仅得到的生态材料性能优异，价格低廉，而且还具有绿色环保的优势。

(2)本发明所述工艺制备方法简单，在室温下即可进行反应，克服了传统聚合方法必须在加热条件下进行的缺陷，可以有效降低对设备的要求。材料制备过程中使用的溶剂为水，未使用有毒有害的有机溶剂和表面活性剂，因此工艺较绿色环保，实现了原料和工艺的双向绿色化。

(3)通过引入不同有机基团强化了复合材料对碱金属离子、重金属离子的吸附性能和钝化能力。通过引入腐植酸钾改善了复合材料的孔道结构，因而吸水速率更快，而且腐植酸钾可以缓释出来，改善土壤的团粒结构，增加土壤有机碳含量，更适合现代节水农业和生态恢复等方面的应用需求。

(4)柠条锦鸡儿平均每三年必须平茬一次。随着柠条锦鸡儿的种植面积不断增加，平茬产生的生物质资源的产量剧增，这些沙生灌木枝无法较快的自然腐烂分解，大面积堆积将会带来环境污染，大面积焚烧将会带来严重的大气污染。所以本发明利用柠条锦鸡儿为原料开发出高附加值新材料，可为沙生灌木资源高值利用提供新途径。

(5)随着石墨资源的开采，石墨尾矿量急剧增加，作为固废堆放占用大量土地，而且还会引起环境问题，所以利用石墨尾矿为原料开发新型生态材料，也为石墨尾矿的利用提供了新途径，有利于实现“循环经济”发展模式。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1：

将20kg柠条锦鸡儿枝条粗粉、30kg石墨尾矿粗粉和50kg腐植酸钾充分混合均匀后，进行超高温蒸汽气流粉碎处理，得到粒径小于25μm的具有表面活性的粉体。然后，向该粉体中均匀喷洒42.8L含有2kg抗坏血酸的水溶液，然后喷入10L含有2kg KH570的乙醇溶液，拌匀后得到总含水量为30％的粉体，然后转入密闭容器中放置24h。将放置后充分浸润的半湿态粉体进行辊压3～5次处理，得到厚度为1mm的薄片。将得到的薄片在机械搅拌下分散到500kg水中，然后加入185kg丙烯酸和2kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌形成均一的浆状悬浮液。将此悬浮液转入反应罐内，用氮气鼓泡1h，然后加入3.7kg引发剂过硫酸钾和74kg氢氧化钾，在机械搅拌和室温下引发聚合反应，反应3h后得到胶状固体产物。最后将胶状固体产物挤入强力干燥机中进行强力干燥，经粉碎、筛分后得到不同粒径的多功能复合材料产品。编号为：MFCM-1。

实施例2

将40kg柠条锦鸡儿枝条粗粉、10kg石墨尾矿粗粉和50kg腐植酸钾充分混合均匀后，进行超高温蒸汽气流粉碎处理，得到粒径小于25μm的具有表面活性的粉体。然后，向该粉体中均匀喷洒81.8L含有5kg抗坏血酸的水溶液，然后喷入10L含有5kg KH570的乙醇溶液，拌匀后得到总含水量为45％的粉体，然后转入密闭容器中放置24h。将放置后充分浸润的半湿态粉体进行辊压3～5次处理，得到厚度为0.5mm的薄片。将得到的薄片在机械搅拌下分散到1500kg水中，然后加入100kg丙烯酰胺和6kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌形成均一的浆状悬浮液。将此悬浮液转入反应罐内，用氮气鼓泡1h，然后加入5kg引发剂过硫酸铵和60kg氢氧化钠，在机械搅拌和室温下引发聚合反应，反应3h后得到胶状固体产物。最后将胶状固体产物挤入强力干燥机中进行强力干燥，经粉碎、筛分后得到不同粒径的多功能复合材料产品。编号为：MFCM-2。

实施例3

将40kg柠条锦鸡儿枝条粗粉、30kg石墨尾矿粗粉和30kg腐植酸钾充分混合均匀后，进行超高温蒸汽气流粉碎处理，得到粒径小于25μm的具有表面活性的粉体。然后，向该粉体中均匀喷洒60L含有4kg抗坏血酸的水溶液，然后喷入10L含有4kg KH570的乙醇溶液，拌匀后得到总含水量为37.5％的粉体，然后转入密闭容器中放置24h。将放置后充分浸润的半湿态粉体进行辊压3～5次处理，得到厚度为2mm的薄片。将得到的薄片在机械搅拌下分散到1000kg水中，然后加入100kg丙烯酰胺、20kg 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和5kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌形成均一的浆状悬浮液。将此悬浮液转入反应罐内，用氮气鼓泡1h，然后加入4.8kg引发剂过氧化氢、50kg氢氧化钾和10kg碳酸钾，在机械搅拌和室温下引发聚合反应，反应3h后得到胶状固体产物。最后将胶状固体产物挤入强力干燥机中进行强力干燥，经粉碎、筛分后得到不同粒径的多功能复合材料产品。编号为：MFCM-3。

实施例4

将38kg柠条锦鸡儿枝条粗粉、25kg石墨尾矿粗粉和37kg腐植酸钾充分混合均匀后，进行超高温蒸汽气流粉碎处理，得到粒径小于25μm的具有表面活性的粉体。然后，向该粉体中均匀喷洒65L含有3.5kg抗坏血酸的水溶液，然后喷入10L含有4.5kg KH570的乙醇溶液，拌匀后得到总含水量为39.3％的粉体，然后转入密闭容器中放置24h。将放置后充分浸润的半湿态粉体进行辊压3～5次处理，得到厚度为1.5mm的薄片。将得到的薄片在机械搅拌下分散到1200kg水中，然后加入90kg甲基丙烯酸、20kg丙烯酰胺和4kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌形成均一的浆状悬浮液。将此悬浮液转入反应罐内，用氮气鼓泡1h，然后加入3.5kg引发剂偶氮异丁腈、40kg氢氧化钾和10kg硅酸钾，在机械搅拌和室温下引发聚合反应，反应3h后得到胶状固体产物。最后将胶状固体产物挤入强力干燥机中进行强力干燥，经粉碎、筛分后得到不同粒径的多功能复合材料产品。编号为：MFCM-4。

实施例5

将36kg柠条锦鸡儿枝条粗粉、28kg石墨尾矿粗粉和36kg腐植酸钾充分混合均匀后，进行超高温蒸汽气流粉碎处理，得到粒径小于25μm的具有表面活性的粉体。然后，向该粉体中均匀喷洒70L含有4.5kg抗坏血酸的水溶液，然后喷入10L含有4.5kg KH570的乙醇溶液，拌匀后得到总含水量为41.2％的粉体，然后转入密闭容器中放置24h。将放置后充分浸润的半湿态粉体进行辊压3～5次处理，得到厚度为1.2mm的薄片。将得到的薄片在机械搅拌下分散到900kg水中，然后加入80kg丙烯酸、30kg丙烯酰胺和4.5kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌形成均一的浆状悬浮液。将此悬浮液转入反应罐内，用氮气鼓泡1h，然后加入4.5kg引发剂过氧化苯甲酰、50kg氢氧化钾和5kg碳酸氢钾，在机械搅拌和室温下引发聚合反应，反应3h后得到胶状固体产物。最后将胶状固体产物挤入强力干燥机中进行强力干燥，经粉碎、筛分后得到不同粒径的多功能复合材料产品。编号为：MFCM-5。

本发明产品的制备工艺和性能：附图1是本发明所述产品的制备工艺路线图。从附图2中可以看出，多功能复合材料的红外光谱图中出现了-COO^-基团的特征吸收峰(1566-1573cm^-1)、Si-O-Si基团的伸缩振动峰(1014-1037cm^-1)、C-H键的伸缩振动峰(2944-2948cm^-1)，C-O基团的特征峰(1453-1454cm^-1)，这些吸收峰可归属为柠条锦鸡儿、石墨尾矿和腐植酸的特征吸收峰，证明本发明所述的聚合工艺得到了聚合物产品。从附图3可以看出，复合材料的表面呈现均匀的粗糙多孔结构，说明柠条锦鸡儿、石墨尾矿和腐植酸钾聚合后形成了均一的复合结构。从附图4可以看出，实施例1-5制备的多功能复合材料对去离子水的吸水倍率分别为552g/g、498g/g、464g/g、435g/g和521g/g，对自来水的吸水倍率分别为282g/g、248g/g、215g/g、181g/g和276g/g，对生理盐水的吸水倍率分别达到81g/g、75g/g、72g/g、68g/g和80g/g。从附图5可以看出，未加多功能复合材料的沙土在充分浸润后，在7天左右完全失去水分。在沙土中添加复合材料后，可以明显减缓沙土中水分的流失，可以保水至26天，说明该复合材料具有优异的保水性能。从附图6可以看出，初始阶段腐植酸钾释放速率较快，30天后释放速率减缓，在60天后达到释放平衡，表明该材料中的腐植酸钾肥料具有长效缓释功能。从附图7可以看出，多功能复合材料对Pb(II)的饱和吸附量达到290～340mg/g，对Cd(II)的吸附量达到190～230mg/g，对Cu(II)的吸附量达到135～198mg/g，对Zn(II)的吸附量达到142～188mg/g。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (6)

1.一种利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将柠条锦鸡儿枝条粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾按一定比例混合均匀后，进行超高温蒸汽气流粉碎，得到粒径小于25μm的具有表面活性的粉体；

(2)向步骤(1)得到的粉体中喷洒含有抗坏血酸的水溶液，然后喷入含有KH570的乙醇溶液，控制粉体的总含水量为30～45％，拌匀后转入密闭容器中放置24h；

(3)将步骤(2)得到的混合物进行辊压处理3～5次，得到厚度为0.5～2mm的薄片；

(4)将步骤(3)得到的薄片在机械搅拌下按固液质量比1:5～1:15分散到水中，然后加入乙烯基单体和交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，充分搅拌形成均一的浆状悬浮液；

(5)将步骤(4)得到的浆状悬浮液转入反应罐内，用氮气鼓泡1h，然后加入引发剂和加入适量的碱，在室温下引发聚合反应，得到胶状固体产物；

(6)将步骤(5)得到的胶状固体产物进行强力干燥，再粉碎、筛分，得到不同粒径的多功能复合材料产品；

柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者的混合物中，按质量份数计，柠条锦鸡儿20～40份，石墨尾矿10～30份，腐植酸钾30～50份；

所述的抗坏血酸用量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的2～5％；KH570用量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的2～5％；

所述的乙烯基单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸中的至少一种，其总质量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的100～185％；

所述的交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为柠条锦鸡儿粗粉、石墨尾矿粗粉和腐植酸钾三者混合物总质量的2～6％。

2.根据权利要求1所述的利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法，其特征在于：所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮异丁腈、过氧化氢、过氧化苯甲酰中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法，引发剂用量为乙烯基单体质量的2～5％。

4.根据权利要求1所述的利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法，其特征在于：所述的碱为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、硅酸钾、碳酸氢钾中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的利用柠条锦鸡儿和石墨尾矿制备多功能复合材料的方法，其特征在于：乙烯基单体总质量为40～60％的碱。

6.一种多功能复合材料，其特征在于：利用权利要求1-5任一项所述的方法制备得到。

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