[发明专利]一种高效降解印染废水中污染物的气凝胶复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高效降解印染废水中污染物的气凝胶复合材料的制备方法，将废弃生物质粉碎后过筛网，加入到混合溶液中经溶胶‑预凝胶后冷冻干燥，得到纤维素气凝胶；将纤维素气凝胶加入至Cu盐溶液中，达到饱和吸附后二次冻干，在惰性气体保护条件下高温碳化，得到气凝胶碳化材料；将气凝胶碳化材料加入到Fe盐溶液中，达到饱和吸附后加入到强碱溶液中，烘干后在惰性气体保护条件下二次高温碳化，得到气凝胶复合材料。本发明所得材料具有比表面积大、催化效率高、纳米粒子不团聚和不易板结的优点，在实现废弃生物质的资源化利用的同时，能够实现高效去除印染废水中的染料和表面活性剂等有机污染物。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高效降解印染废水中污染物的气凝胶复合材料的制备方法及应用。

背景技术

随着环境保护意识的逐渐增强，国家对纺织印染工业废水的排放要求越来越高，如何实现印染废水的高效、低成本处理，是目前纺织印染企业面临的棘手问题。气凝胶材料的比表面积大、孔隙率高，不仅对污染物具有良好的吸附效果，还是一种良好的载体，且其制备原料来源广。然而，仅仅利用气凝胶的吸附能力处理印染废水，会产生固废污染问题，且随着气凝胶的老化，被吸附的染料污染物容易重新释放到环境之中，形成二次污染，上述原因极大的限制了气凝胶吸附材料在印染废水处理中的应用。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供本一种高效降解印染废水中污染物的气凝胶复合材料的制备方法，解决了现有气凝胶的使用难点，利用废弃生物质为原料制备气凝胶材料，可以实现废弃生物质的资源化利用，以气凝胶为载体负载Cu、Fe纳米粒子，制备具有吸附-催化效果的气凝胶复合材料。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种高效降解印染废水中污染物的气凝胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将废弃生物质粉碎后过筛网，加入到混合溶液中经溶胶-预凝胶后冷冻干燥，得到纤维素气凝胶；

步骤2，将纤维素气凝胶加入至Cu盐溶液中，达到饱和吸附后二次冻干，在惰性气体保护条件下高温碳化，得到气凝胶碳化材料；

步骤3，将气凝胶碳化材料加入到Fe盐溶液中，达到饱和吸附后加入到强碱溶液中，烘干后在惰性气体保护条件下二次高温碳化，得到气凝胶复合材料。

所述步骤1中的废弃生物质为竹子、废弃木料、麦秆、玉米杆、稻杆、废纸、果皮、椰壳、海洋藻类中的一种或多种。

所述步骤1中的过筛网为150-240目。

所述步骤1中的混合溶液为强碱与尿素的混合溶液，所述混合溶液为质量分数为5-15％的强碱和质量分数为10-30％的尿素的混合溶液，混合搅拌时间为30-90min，冷冻干燥的温度为-50℃--5℃，冷冻时间为6-24h。

所述步骤2中的Cu盐溶液为硫酸铜、氯化铜、醋酸铜、硝酸铜中的一种或多种，溶液的质量分数为5-25％。

所述步骤2中的高温碳化过程的温度为350-700℃，时间为0.5-6h，惰性保护气体为氮气、氩气或氦气中的一种。

所述步骤3中的Fe盐溶液为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、氯化亚铁、硫酸亚铁中的一种或多种，溶液的质量分数为5-20％。

所述步骤3中的高温碳化过程的温度为350-700℃，时间为0.5-6h，惰性保护气体为氮气、氩气或氦气中的一种。

所述步骤3中的强碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡溶液中的一种或多种，且质量分数为5-30％。

所述步骤2和步骤3中的饱和吸附需要24-48h。

所述气凝胶复合材料应用于环境修复领域。