[发明专利]一种粉煤灰@丝瓜络三维网状多孔复合材料的制备及应用

说明书

本发明涉及一种粉煤灰@丝瓜络三维网状多孔复合材料的制备及应用，制备方法为：将丝瓜络经预处理后加入到粉煤灰混合溶液中进行超声处理制得粉煤灰@丝瓜络三维网状多孔复合材料；丝瓜络的预处理是指将丝瓜络依次浸入稀碱溶液和有机酸混合溶液中进行超声处理；稀碱溶液的摩尔浓度为0.05～2.0mol/L；有机酸混合溶液为草酸和巯基烟酸的混合水溶液；粉煤灰混合溶液是在乙醇和硅烷偶联剂的混合溶液中球磨化处理，再经苹果酸水溶液处理得到；制得的粉煤灰@丝瓜络三维网状多孔复合材料可用于废水处理。本发明可实现对废水中更高浓度重金属离子的高效吸附，重金属离子Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺去除率最大分别提高86.4％、90.3％、74.6％。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种粉煤灰@丝瓜络三维网状多孔复合材料的制备及应用。

背景技术

重金属废水处理的众多方法中，吸附法以其成本低、操作简便、去除效率高而成为最有效和经济的方法。常用的吸附剂有氧化铝、活性炭、合成树脂、硅胶和分子筛等，其中硅基吸附剂具有物化性质稳定、比表面积大、结构可调控性大、成本低廉等优点。但为了获得高吸附性能，往往需要向硅基材料中引入有机官能团(-SH、-COOH、-NH₂、-SO₃H等)进行表面改性，或与其它有机物复合，但该类吸附剂的制备工艺繁琐、条件苛刻，成本高且制备过程中存在潜在的环境污染。

粉煤灰是火力发电厂等排出的废弃物，其组成主要为二氧化硅、氧化铝、铁的氧化物、残留未燃烧的碳渣以及超细颗粒，具有不规则多孔结构。由于其具有较强的化学活性和较高的比表面积，常被用作吸附氨、苯酚、重金属离子等(Desalination,2011,277(1/3):46-53.Chemical Engineering Journal,2008,138(1/3):73-83.湿法冶金,2018,37(1),40-44.)。但是经粉煤灰吸附后进行有效的固液分离和回收处理是一个非常艰巨的任务，这限制了粉煤灰在处理废水方面的应用。在废水处理方面主要集中于对粉煤灰空心微珠的研究，粉煤灰微珠具有较好的球形度、比重小于水，能够被用作轻质复合材料，容易实现吸附废水后的固液分离。但是粉煤灰空心微珠通常采用浮沉法获得，仅占粉煤灰总量的0.3％～1.5％(Fuel,2014,117:118-124.)，有效利用率不高，获取粉煤灰空心微珠过程中的“尾水”不易处理。

丝瓜络，是葫芦科植物丝瓜干燥成熟果实的纤维三维网状结构的维管束。近年来，作为一种新兴的生物质材料，丝瓜络质轻，坚韧不易折断，含有木聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖等，具有亲水性，还带有丰富的配位基、很容易进行化学改性，丝瓜络改性后可作为吸附剂用于金属离子的吸附。公开号CN106311158A、CN106975457A、CN104289187A的专利中公开了丝瓜络对金属离子吸附性能及丝瓜络作为吸附剂在金属离子吸附中的应用；丝瓜络是由多层丝状纤维交织而成的网状物，可作为吸附剂或催化剂的负载材料或制备三维多孔材料的模板材料(CN104624243A、CN106732463A、CN108579782A)，被广泛应用在包装、消声、过滤、水处理、保温、减震和抗冲击缓冲器等工程领域。针对目前废水处理所用吸附剂或催化剂大多呈现粉末状，分散在液体中常存在易团聚，粉末状材料回收利用困难的问题。

发明内容

为了解决现有废水处理技术中粉煤灰回收困难、有效利用率不高、制备过程不环保等问题，以及为拓宽丝瓜络在水处理领域的应用范围，本发明一种粉煤灰@丝瓜络三维网状多孔复合材料的制备方法，采用预处理后的丝瓜络负载粉煤灰复合材料(粉煤灰@丝瓜络三维网状多孔复合材料)进行废水处理。