[发明专利]木质素接枝膨润土负载纳米零价铁复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种木质素接枝膨润土负载纳米零价铁复合材料及其制备方法，属于功能材料技术领域。所述复合材料的特点是将木质素与膨润土接枝来负载纳米零价铁。与现有技术相比，本发明复合材料中纳米零价铁的分散性和稳定性都有明显的提升，具有良好的废水处理能力，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，具体地说是一种木质素接枝膨润土负载纳米零价铁复合材料及其制备方法。

背景技术

纳米零价铁颗粒在去除污染水体中某些有机物和其他环境修复等问题上表现出优良的物理化学性能。但是由于纳米零价铁颗粒本身具有磁性，且活性很高，目前的方法制备的零价铁粒子极易与周围介质反应或发生团聚，形成较大的絮体，导致活性降低，极不利于环境污染的修复工作。因此，提高Fe⁰的分散程度对于提高其活性和效率是至关重要的。

膨润土，作为一种廉价、高效的吸附剂，有很大的潜能去除废水中的重金属。膨润土具有良好的化学和力学性能、较好的吸附性能和独特的层间结构。

现有技术中虽然已有将膨润土负载纳米零价铁应用于污水处理的文献公开，但只是简单将纳米零价铁负载到膨润土表面，在污水处理过程中主要是利用了膨润土的吸附和纳米零价铁的强还原作用，首先将污染物质吸附于膨润土表面，随后纳米零价铁可将污染物质进行还原降解，虽然此方法可减少纳米零价铁的团聚，但仍有团聚现象发生，且在实际污水处理过程中纳米零价铁易被氧化，大大降低了使用效率，使处理效果不理想，且所适用范围较窄，不适用于COD和色度较高的污水。

木质素作为一种极具价值的生物质资源，不仅储量丰富，而且价格低廉，其具有的各项物化性能早已引起各界广泛的研究，如何对其进行高值化利用成为目前研究的热点。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种具有良好分散性和稳定性的木质素接枝膨润土负载纳米零价铁复合材料。

本发明进一步的技术任务是提供上述复合材料的制备方法。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：木质素接枝膨润土负载纳米零价铁复合材料，其特点是将木质素与膨润土接枝来负载纳米零价铁。

作为优选，上述复合材料由以下方法制得：

S1.惰性气体保护下将膨润土和木质素加入三氯化铁或硫酸亚铁水溶液中，并剧烈搅拌得到混合液；

S2.依次将硼氢化钠水溶液、丙烯酰胺水溶液和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺水溶液加入混合液中，搅拌后再加入引发剂；

S3.反应完成后，分离，净化，真空干燥得复合材料目标产物。

为了长时间的保持产物活性，真空干燥得到的复合材料可在惰性气体环境下保存备用。

作为优选，木质素、膨润土和铁元素的质量比为1:(0.5～1.5):(0.5～1.5)，最佳质量比为1:(0.8～1.2):(0.8～1.2)。

木质素与丙烯酰胺的质量比优选为1：(1.0～5.0)，最佳为1：(1.0～2.0)。

木质素与N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比优选为1：(0.1～0.75)，最佳为1：(0.1～0.2)。

所述引发剂优选为过硫酸钾和N,N,N,N-四甲基乙二胺，其中，木质素与过硫酸钾的质量比为1：(0.1～0.75)，优选为1：(0.1～0.25)；木质素与N,N,N,N-四甲基乙二胺的质量比为1：(0.02～0.05)，最佳为1：0.03～0.04。

上述木质素接枝膨润土负载纳米零价铁复合材料优选在25～60℃下制得，最佳反应温度为25～30℃。反应时间为0.5～4小时，优选为1-2小时。