[发明专利]一种氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂及其制备方法。

背景技术

纤维素( Cellulose) 是自然界中广泛存在的可再生材料，具有成本低廉、容易降解对环境无污染的特点。纤维素（cellulose）由葡萄糖组成的大分子多醣，分子中具有大量的羟基集团，是一种潜在的选择性吸附材料。

ZL 200410019876.7公开了一种载铁球形纤维素吸附剂及其制备方法，采用球形纤维素为载体，具高吸附活性的铁的氢氧化物为吸附活性中心可以去除饮用水源中的砷、氟和其他重金属。

ZL 200610050833.4公开了一种网络状大孔结构纤维素吸附与转印膜的制备方法，将纤维素溶于有机溶剂中，加入添加剂和非溶剂水得到纤维素制膜液；将制膜液用刮刀刮在洁净平整的玻璃板上自然挥发溶剂，直至固化成多孔膜。该发明纤维素形成的孔为微米级孔隙，本发明与该技术相比，由于吸附剂中的纤维素形成了纳米孔隙结构，具有更大的吸附比面积，因此具有更好的吸附性。

ZL 200710023487.5公开了一种基于纤维素的吸附材料的制备方法，将纤维素用氢氧化钠溶液碱化后，与丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵聚合得到纤维素吸附剂，结果表明对金属离子具有良好的吸附性。本发明与该技术相比，由于吸附剂中的纤维素形成了纳米介孔结构，具有更大的吸附比面积，因此具有更好的吸附性。

发明内容

本发明旨在提供一种氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：.一种氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂，其特征在于：所述的氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂由纤维素和氧化硅前驱体混合溶液及表面活性剂溶液为原料制备而成，其中，纤维素和氧化硅前驱体混合溶液由纤维素、氧化硅前驱体、氢氧化钠、尿素、水和乙醇制备而成；其纤维素和氧化硅重量比为0.05：1～0.25：1；纤维素和氧化硅前驱体：氢氧化钠：尿素：水：乙醇重量比为0.02~0.2：0.02~0.1：0.01~0.04：0.3：1；氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂中氧化硅和纤维素具有双连续的介孔结构、氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂比表面125-180m²/g、孔径分布为3.5-5.5nm。

具体制备步骤为：

1）制备纤维素和氧化硅前驱体混合溶液：逐步将氢氧化钠、尿素、纤维素加入水中，回流4-6小时后冷却至室温，加入乙醇搅拌1-2小时，纤维素和氧化硅前驱体比例按纤维素和氧化硅重量比0.05：1～0.25：1添加；纤维素和氧化硅前驱体：氢氧化钠：尿素：水：乙醇重量比为0.02~0.2：0.02~0.1：0.01~0.04：0.3：1；

2）表面活性剂溶液的制备：将表面活性剂和水加入乙醇中，搅拌0.5~1小时获得，表面活性剂：水：乙醇重量比0.01~0.1：0.3：1，且水和乙醇用量与步骤1）相同；

3）氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂：将步骤2）制备的表面活性剂溶液徐徐加入至步骤1）制备的纤维素和氧化硅前驱体混合溶液中，室温下搅拌1～2小时，然后置于培养皿中，在干燥箱中35℃～45℃下静置7～10天以挥发诱导自组装，然后在温度60-150℃热处理1～2小时，得到白色粉末状物质；然后将白色粉末状物质在0.5摩尔/升的硫酸中浸泡0.5小时使步骤1）中纤维素生成的纤维素氨基甲酸酯再生为纤维素；然后在质量倍数为再生为纤维素10倍的乙醇中回流2小时超临界萃取去除表面活性剂，40-100℃干燥1小时后获得氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂。

本发明的氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂的制备方法中，所述的氧化硅前驱体为正硅酸乙酯、四甲氧基硅烷中的任意一种。

本发明的氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂的制备方法中：所述的纤维素为聚合度300-600的粘胶纤维、棉浆、木浆、芦苇浆中的任意一种或任意二种以上的混合。

本发明的氧化硅与纤维素纳米复合吸附剂的制备方法中，所述的表面活性剂为非离子表面活性剂F108、F127（聚氧乙烯/聚氧丙烯聚合），P123、P56（聚环氧乙烯醚-聚环氧丙烯醚-聚环氧乙烯醚三嵌段聚合物）中的任意一种。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

1）纤维素是一种廉价的、可再生的原材料，因此本发明所制备的吸附剂成本低廉。