[发明专利]一种农作物秸秆全组分气凝胶的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种农作物秸秆全组分气凝胶的制备方法及其产品和应用，属于生物质气凝胶材料技术领域，所述方法包括以下步骤：将农作物秸秆预处理得到秸秆粉末，之后加入无机盐溶液加热溶解，将所得溶解液静置老化，之后用水浸泡、清洗得到水凝胶；将所得水凝胶用醇浸泡，得到醇凝胶后冷冻干燥，即得所述农作物秸秆全组分气凝胶；本发明制备得到的气凝胶性质稳定，具有低密度、高比表面积、高孔隙率及低导热系数等优良性能，可广泛应用于水、油或有机污染物的吸附及隔热材料的制备中；本发明以无机盐作为制备秸秆全组分气凝胶的溶剂，具有无污染、易回收、无毒、成本低等优点，且制备方法简单、易于操作。

技术领域

本发明属于生物质气凝胶材料技术领域，具体涉及一种农作物秸秆全组分气凝胶的制备方法及其产品和应用。

背景技术

农作物秸秆是东北地区一种可再生速度快、产量巨大的可再生资源，包括玉米秸秆、麦秸秆、稻秸秆等，秸秆焚烧会产生对大气具有污染的气体，污染环境，如果我们可以高值化利用废弃秸秆资源，不仅可以缓解煤炭、石油、天然气等化石能源分布不均所带来的经济发展不平衡问题，还可以减轻甚至解决秸秆直接燃烧所带来的污染环境问题。

气凝胶材料是一种具有丰富三维网络结构的多孔材料，具有极低密度、高表面积、低热导率及介电常数低等特点。目前，关于制备气凝胶的大量文献都是使用纤维素作为原料，但是纯纤维素的成本较高，许多研究者会通过对含有纤维素的原料进行预处理，分离提取出纤维素。在预处理的过程中会使用酸、碱或者离子液体等试剂作为溶剂，无疑增加了整个实验的成本，并且会降低对秸秆的利用率，对环境也会造成一定的危害。因此，寻找一种绿色环保的制备低密度、高比表面积、低热导率的气凝胶材料的方法尤为重要。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种农作物秸秆全组分气凝胶的制备方法及其产品和应用。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种农作物秸秆全组分气凝胶的制备方法，包括以下步骤：将农作物秸秆预处理得到秸秆粉末，之后加入无机盐溶液加热溶解，将所得溶解液静置老化，之后用水浸泡、清洗得到水凝胶；将所得水凝胶用醇浸泡，得到醇凝胶后冷冻干燥，即得所述农作物秸秆全组分气凝胶。

进一步地，所述农作物秸秆为玉米秸秆、麦秸秆或水稻秸秆。

进一步地，所述预处理为将农作物秸秆切断、除尘、清洁、干燥、粉碎并过筛。

更进一步地，所述切断长度为2～10cm，所述过筛为过60～100目筛。

进一步地，所述无机盐溶液为溴化锂溶液、溴化锌溶液、氯化锌溶液或溴化钙溶液中的一种或几种，所述加热至70～150℃。

进一步地，所述无机盐溶液的浓度为50～80wt％，所述秸秆粉末与无机盐溶液的质量比为(1～5)∶50。

进一步地，所述溶解在搅拌下进行，时间为10～70min，搅拌转速为200～1000r/min。

进一步地，所述静置老化具体为：首先在20～120℃静置至溶液倾斜45°时失去流动性，之后继续室温下老化0.01～12h。

进一步地，所述用水浸泡、清洗至所得清洗液用硝酸银检测无沉淀生成。

进一步地，所述醇浸泡具体为依次采用浓度为0～30wt％、30～60wt％、60～90wt％及90～100wt％的醇浸泡。更进一步地，依次采用浓度为0～30wt％、30～60wt％、60～90wt％及90～100wt％的四个浓度梯度的醇浸泡时，每个浓度梯度的醇的浸泡时间为24h。

更进一步地，所述0～30wt％、30～60wt％及60～90wt％的醇为乙醇或叔丁醇，所述90～100wt％的醇为叔丁醇。