[发明专利]一种含氨基秸秆纤维素CuFe复合材料的制备及其应用方法

说明书

本发明属于秸秆资源化利用技术领域，公开了一种含氨基秸秆纤维素CuFe复合材料的制备及其应用方法。通过低温条件下对秸秆进行氨化预处理，增加秸秆含氮活性官能团的比例，提高秸秆材料的吸附能力，采用一步水热法，合成了球形含氨基秸秆纤维素CuFe复合材料。该球形含氨基秸秆纤维素CuFe复合材料可用于活化过硫酸盐降解土壤中或农田径流水中的农药等有机污染物，具有边吸附边降解有机污染的特点，实现土壤中农药残留的原位降解。

技术领域

本发明属于秸秆资源化利用技术领域，具体涉及一种含氨基秸秆纤维素CuFe复合材料的制备及其应用方法。

背景技术

秸秆资源化利用方式包括秸秆还田肥料化、秸秆发酵饲料化、秸秆材料化、秸秆能源化、秸秆基料化等。如何提高秸秆资源化利用水平，成为高效解决秸秆资源环境污染问题的重要途径。秸秆作为一种生物质资源，含有大量的含碳特征官能团，例如秸秆纤维素的羟基、秸秆木质素的芳香基官能团等。这些特征官能团可以作为功能高分子材料主要的活性位点，例如纳米级别的纤维素粉、木质素基涂料等。此外，也有将秸秆制备成生物炭，作为环境污染治理的功能材料。

CuFe作为一种双金属催化剂材料，可以在一定条件下活化过硫酸盐降解有机污染物。专利(CN201710279119.0)公布了一种CuFeO₂材料在可见光催化下耦合过硫酸盐降解有机废水的方法，利用CuFeO₂材料在可见光(波长大于420nm)下通过与过硫酸盐发生耦合来降解有机污染物，该方法具有选择性、对废水的要求低、去除效果好等优点。然而，CuFeO₂材料也存在一些缺陷，比如在水相中容易团聚、回收困难、循环效果差等，从而限制了其推广应用。如何提高材料的回收率或循环使用效果，同时降低生产成本，是提高双金属材料广泛应用的重要途径。专利(CN202210558254.X)公布了一种生物炭负载双金属复合催化材料及其制备方法和应用，利用生物炭负载尖晶石铁铜氧体CuFe-2O-4，制备了具有催化活性的复合催化材料，不但减弱了尖晶石型铁铜氧体的磁性，还缓解了其容易团聚的缺陷，这些优点提高了复合催化材料的催化活性和稳定性。但是，该材料需要在高温条件下制备，消耗了一定的能源，而且，催化活性中心尖晶石型铁铜氧体仅仅是负载在生物炭表面，很容易从载体脱离，造成活性中心的流失、减弱复合材料的催化降解性能，因此，生物炭负载尖晶石铁铜氧体CuFe-2O-4复合催化材料也较难在普通农田中推广应用。

此外，由于农药大量的使用，使得农田土壤中农药残留污染现象普遍，为了削减土壤中的农药残留，降低土壤农药残留进入农田邻近水体或地下水体的风险，除了继续减少农田农药的使用量外，还需要采用切实可行的农艺措施，实现原位降解土壤中农药残留的目的。本发明基于秸秆材料自身的化学结构特性，通过对秸秆氨化预处理，增加秸秆含氮活性官能团比例，提高材料对农药等有机化合物的吸附能力，同时，采用一步水热法，合成了球形含氨基秸秆纤维素CuFe复合材料，该材料可用于活化过硫酸盐降解土壤中或农田径流水中的农药有机污染物，具有边吸附边降解、循环使用的特点，能够削减土水环境中的农药残留，降低农药水土环境的污染风险，同时为土壤微生物提供有机养分，实现土壤中农药残留的原位降解。

发明内容

本发明采用低温溶解预处理秸秆技术得到具有孔隙结构和含有氨基官能团的秸秆纤维素材料，然后加入提前活化的含Cu、Fe离子无机盐溶液，通过一步水热合成法，制备了一种含氨基秸秆纤维素CuFe复合材料，该材料具有一定的吸附降解能力和循环使用的特点，可实现农田水土环境中农药等有机污染物的有效降解，缓解农田环境中农药残留污染的风险。

本发明的技术方案：

一种含氨基秸秆纤维素CuFe复合材料的制备方法，步骤如下：