[发明专利]一种有序孔仿生材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种有序孔仿生材料及其制备方法和应用。本发明的有序孔仿生材料的组成成分包括高岭土、钾长石和石英，且其具有定向孔结构，孔径为5μm～160μm。本发明的有序孔仿生材料的制备方法包括以下步骤：1)将高岭土、钾长石和石英混合后进行球磨，再加入细菌纤维素和有机‑无机复合分散剂，继续球磨，得到陶瓷浆料；2)将陶瓷浆料注入模具，进行冷冻成型，得到陶瓷坯体；3)将陶瓷坯体烧结，即得有序孔仿生材料。本发明的有序孔仿生材料具有类似于植物木质部导管的结构，化学稳定性好，对重金属污染土壤的修复效果好，且使用后通过超声波清洗等手段进行处理便可以二次再利用。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种有序孔仿生材料及其制备方法和应用。

背景技术

土壤是生态系统的重要组成部分，而随着近几十年来世界经济的快速发展，土壤环境状况不容乐观，对公众健康造成了潜在威胁，污染土壤的治理工作迫在眉睫。

目前，常采用化学淋洗、电动修复、热解析法和植物修复等方法将重金属从土壤中分离出来，实现污染土壤的修复。化学淋洗是指用水或者合适的溶液，通过淋洗脱除土壤中的重金属，但淋洗剂对土壤理化性质的不良影响限制了其应用。电动修复是指在土壤两侧施加电压，重金属离子在电场作用下富集于电极附近并导出，该方法不仅能耗大，而且仅适用于低渗透性和小块土壤的修复。热解析法能够有效去除土壤中的挥发性重金属，但该方法不仅能耗极大，且气态重金属的回收比较困难。植物修复技术是利用植物对污染物的富集、转移等作用，实现污染土壤的净化，具有原位处理、成本低廉、环境友好和美化景观等优点，但植物修复同样具有局限性，例如：超富集植物种类少、修复周期较长、植物难以在重污染土壤中存活等。

综上可知，现有的土壤修复技术均存在明显的缺陷，难以完全满足实际应用的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有序孔仿生材料及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种有序孔仿生材料，其组成成分包括高岭土、钾长石和石英，且其具有定向孔结构，孔径为5μm～160μm。

优选的，所述高岭土、钾长石、石英的质量比为50～70:5～30:5～30。

进一步优选的，所述高岭土、钾长石、石英的质量比为1:0.5～0.6:0.5～0.6。

上述有序孔仿生材料的制备方法包括以下步骤：

1)将高岭土、钾长石和石英混合后进行球磨，再加入细菌纤维素和有机-无机复合分散剂，继续球磨，得到陶瓷浆料；

2)将陶瓷浆料注入模具，进行冷冻成型，得到陶瓷坯体；

3)将陶瓷坯体烧结，即得有序孔仿生材料。

优选的，步骤1)所述有机-无机复合分散剂由聚丙烯酸钠与焦磷酸钠、三聚磷酸钠、磷酸三钠、磷酸二氢钠、六偏磷酸钠中的至少一种按照质量比0.5:1～2.5:1复配而成。

优选的，步骤1)所述细菌纤维素的用量为高岭土、钾长石和石英总质量的1.5％～9％。

优选的，步骤1)所述细菌纤维素以水凝胶的形式添加，细菌纤维素水凝胶的含水率大于95％。

优选的，步骤1)所述有机-无机复合分散剂的用量为高岭土、钾长石和石英总质量的0.3％～1.2％。

优选的，步骤1)所述陶瓷浆料的固含量为10％～40％。

优选的，步骤2)所述模具为圆柱形模具。

优选的，步骤2)所述冷冻成型在-30℃～-50℃下进行。

优选的，步骤3)所述烧结在1250℃～1400℃下进行。