[发明专利]一种高吸附多孔生物质基泡沫炭的制备方法

说明书

本发明涉及泡沫炭制备技术领域，具体涉及一种高吸附多孔生物质基泡沫炭的制备方法。本发明以改性猪皮粉末和改性柚子皮颗粒为基材，改性亚麻纤维作为促进改性剂，并辅以碳酸氢铵和磷酸铵等制备得到高吸附多孔生物质基泡沫炭，首先利用碳酸氢钠溶液对猪皮进行化学处理，再利用碱性溶液对柚子皮进行改性，增加有效的比表面积，提高生物质基泡沫炭的吸附性，利用碱溶液和硅烷偶联剂KH‑550对亚麻纤维进行表面改性，改性后促使其纤维素的结晶度提高，有利于亚麻纤维的力学性能得到提高，同时提高了基材与亚麻纤维的界面强度，促进了亚麻纤维与基材的相容性，有利于生物质基泡沫炭的强度得到提高，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及泡沫炭制备技术领域，具体涉及一种高吸附多孔生物质基泡沫炭的制备方法。

背景技术

泡沫炭是一种由孔泡和相互连接的孔泡壁组成的具有三维网状结构的轻质多孔材料，具有低密度、高强度、高导热导电、抗冲击、吸波、降噪、耐化学腐蚀、低热膨胀系数等优异性能，被广泛应用航空航天，火箭轮船等领域，诸如航空航天器和卫星的热转移交换系统、火箭的抗冲击和减噪发射平台、化工厂的大型热交换器和计算机器件的小型排热器件，另外，还可应用于催化剂载体、气体吸附剂、过滤装置、生物材料等领域，因此泡沫炭的研究有着非常重要的意义。

20世纪90年代以前的泡沫炭基本上是以树脂为前驱体。而到90年代出现了新一代泡沫炭，其研究方向主要集中于用沥青和煤作为前驱体替代树脂制备泡沫炭。其制造工艺往往要求高温高压，或加入发泡剂，或加入模板等人为的造泡制备泡沫炭。以石油基材料作为热固性树脂的预聚，泡沫炭难降解，泡沫炭孔隙率低，且炭化固化步骤繁琐、制备成本高。酚醛树脂制备的泡沫炭在高压卸气或高温炭化过程中容易破裂，导致泡沫炭的整体结构难以控制，尤其是制备大颗粒泡沫炭，且制备过程中用到部分氟氯烃化合物发泡剂，对环境及设备具有较大危害，且泡沫炭难以降解，环境污染大。随着能源危机的加剧，迫切需要寻找新的可再生能源来作为替代品。

生物质是有效的可再生能源，使用果壳、果核、木屑或其他生物质直接热解的方法可制备炭材料，生物质基泡沫炭具有原辅助材料价廉易得、加工工序简单、制作成本低、无毒、生物可降解性强，环境友好等特点。但生物质基泡沫炭同时又存在强度差，质脆易碎、孔径不均匀，孔隙率低、吸附能力弱等缺陷，限制了其使用范围。

因此，研制一种孔径均匀、形状各异、结构缺陷少且对环境无污染的泡沫炭制备技术，一直是本领域亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前生物质基泡沫炭存在强度低、孔隙率低以及吸附能力弱，满足不了市场要求的缺陷，提供了一种高吸附多孔生物质基泡沫炭的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种高吸附多孔生物质基泡沫炭的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取16～20g猪皮倒入搅碎机中搅碎，搅碎后置于160～200mL碳酸氢钠溶液中混合搅拌，去除油脂，得到碱化猪皮，并用去离子水洗涤猪皮，将洗涤后的猪皮和无水乙醇混合置于超声波分散仪中超声处理，超声处理后置于烘箱中干燥，研磨出料，得到改性猪皮粉末；

（2）称取20～24g柚子皮放入烧杯中，用去离子水冲洗柚子皮，再将冲洗后的柚子皮放入烘箱中烘干，取出研磨粉碎，得到柚子皮颗粒，再将柚子皮颗粒和氢氧化钠溶液混合搅拌，取出抽滤，去除滤液，得到滤渣，干燥即为改性柚子皮颗粒；

（3）将亚麻纤维和氢氧化钠溶液混合浸泡，得到浸泡亚麻纤维，再将硅烷偶联剂KH-550和亚硫酸氢钠混合置于装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶中搅拌，搅拌后再向四口烧瓶中加入浸泡亚麻纤维搅拌回流，得到氧化亚麻纤维，用去离子水洗涤氧化亚麻纤维，最后置于烘箱中干燥，冷却出料，得到改性亚麻纤维；