[发明专利]木质素磺酸钠修饰的g-C3

说明书

本发明公开了一种木质素磺酸钠修饰的g‑C₃N₄/木炭凝胶复合材料的制备方法及应用，该制备方法是将天然木材切割成木材片，并置于NaOH和Na₂SO₃的混合溶液中处理6小时，再用H₂O₂处理3小时，得到主要成分为纤维素的木材凝胶；将所述木材凝胶浸渍于饱和尿素溶液中，冷冻干燥，再以550℃煅烧2小时，得到g‑C₃N₄/木炭凝胶；采用木质素磺酸钠进行修饰，从而得到木质素磺酸钠修饰的g‑C₃N₄/木炭凝胶复合材料。该木质素磺酸钠修饰的g‑C₃N₄/木炭凝胶复合材料不仅吸附能力强、传质速率快，能够对水体中的铅、镉、铜离子进行快速、高效和多次去除，而且制备简单、分离回收方便。

技术领域

本发明涉及水体污染物去除技术领域，尤其涉及一种木质素磺酸钠修饰的g-C₃N₄/木炭凝胶复合材料的制备方法及应用。

背景技术

环境中的重金属污染主要来自于金属矿山的开采、金属冶炼、金属加工、金属化合物的制造、重油燃烧冶炼、焚烧垃圾以及农药、化肥等方面。重金属进入水环境的途径主要有大气沉降、表面侵蚀、市政和工业污水排放、采矿、残渣堆积、未开采矿物的沉积等。重金属产生毒性效应的浓度范围低，一般在1～10mg/L，毒性较强的重金属则在0.001～0.01mg/L左右。铜可以影响生长发育，汞、镉等重金属在农作物中残留，通过食物链在动物和人体内累积并引起中毒。目前，在各种水体重金属去除技术中，吸附是最有前景的去除手段之一。

木材产量丰富、价格便宜、可再生、生物降解和生物相容性好。天然木材在材料方面也非常吸引人，例如它具有优异的亲水性，固有丰富的介孔结构，具有用于水和离子传输的排列微通道。将木材在隔绝空气条件下经600～900℃高温炭化得到的活性炭吸附剂已广泛应用到人们的日常生活中。目前对木材的利用主要是以造孔的方式提高其比表面积，进而提高其物理吸附能力。然而在造孔过程中，高温煅烧会使木材表面丰富的官能团丢失，这限制了其化学吸附能力，使其吸附能力(以活性炭为例)远远小于其他粉体纳米材料。因此急需对现有的木材处理方式进行改进，以解决上述技术缺陷。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种木质素磺酸钠修饰的g-C₃N₄/木炭凝胶复合材料的制备方法及应用，所制备的木质素磺酸钠修饰的g-C₃N₄/木炭凝胶复合材料不仅吸附能力强、传质速率快，能够对水体中的铅、镉、铜离子进行快速、高效和多次去除，而且制备简单、分离回收方便。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种木质素磺酸钠修饰的g-C₃N₄/木炭凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将天然木材切割成木材片，并置于2.5mol/L NaOH和0.4mol/L Na₂SO₃的混合溶液中，100℃条件下处理6小时，再浸渍在2.5mol/L的H₂O₂溶液中，100℃条件下处理3小时，然后进行清洗，从而得到主要成分为纤维素的木材凝胶；

步骤2、将所述木材凝胶置于饱和尿素溶液中，60℃浸渍24小时，再进行冷冻干燥，从而得到尿素/木材凝胶的复合物；然后在氮气中将所述尿素/木材凝胶的复合物，以550℃煅烧2小时，从而得到g-C₃N₄/木炭凝胶；