改性纤维素/氧化石墨烯复合微球及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性纤维素/氧化石墨烯复合微球及其制备方法。复合微球由纤维素和氧化石墨烯材料复合组成并进一步通过威兰胶改性。纤维素与氧化石墨烯复合，不仅增强了复合吸附材料的机械强度，也进一步提高了吸附剂的吸附能力，很好的改善了吸附剂的性能。利用威兰胶对纤维素/氧化石墨烯复合微球表面进行改性，引入支链结构和功能基团，使得其可以进行多层吸附，进一步增强了吸附剂的吸附性能。改性纤维素/氧化石墨烯复合微球具有无毒、无污染、生物兼容性好等特点，可应用于污水处理和环境治理等领域。

【技术实现步骤摘要】

: 本专利技术涉及一种应用在污水处理和环境治理等领域的复合材料，特别是涉及一种。
技术介绍
: 纤维素基复合材料是以纤维素为基体，在其中添加其它功能性组分，来提高其性能的材料。近年来利用纤维素复合材料吸附去除水体中有害物质开始引起研究者们的关注，Luo等人通过共混的方法将纤维素、Y-Fe2O3和活性炭制成磁性纤维素球形吸附材料[Luo X, Zhang L.High effective adsorpt1n of organic dyes onmagnetic cellulose beads entrapping activated carbon.Journal of HazardousMaterials, 2009，171 (I): 340-347]。Zhu等人将四氧化三铁磁性纳米粒子和活性炭因为纤维素，制备了纤维素复合材料[Zhu H Y, Fu Y Q, Jiang R, et al.Adsorpt1nremoval of congo red onto magnetic ceIlulose/Fe304/activated carboncomposite!Equilibrium, kinetic and thermodynamic studies.Chemical EngineeringJournal, 2011, 173(2):494-502]。Deng等人通过乳状液膜法制备了纤维素、碳纳米管复合球形吸附材料[Deng C，Liu J, Zhou W，et al.Fabricat1n of spherical cellulose/carbon tubes hybrid adsorbent anchored with welan gum polysaccharideand its potential in adsorbing methylene blue.Chemical EngineeringJournal, 2012, 200:452-458]。 球形纤维素具有比表面积大，流体力学好等优点，因此比普通纤维状或粉末状纤维素吸附剂吸附效果更好，但是纯纤维素微球本身的吸附性能和机械强度差，为了提高其机械强度和吸附性能，支撑和配体是两个关键因素。引入纳米材料，可以改善其结构，提高机械强度。但是，大多数的纳米填充物由于其本身较差的吸附性能，会减少吸附剂本身的活性位，反而影响了吸附剂的吸附能力。配体的引入可以对吸附剂进行改性，提高吸附剂的吸附能力。接枝触须式配体到支撑物骨架越来越受到人们的关注，因为其可以对染料分子形成多层吸附，从而提高吸附剂的吸附能力。 威兰胶(Welan gum)是一种胞外多聚糖，由产碱杆菌分泌。其主链上有许多支链结构，形状如触手，包含了大量的羧基和羟基基团，这些基团可以通过离子交换作用或螯合作用吸附水中的染料或重金属离子。此外，这些支链结构和功能基团的存在，使得其可以进行多层吸附，也易于进行化学接枝到纤维素表面。并且因为威兰胶是微生物发酵产生的天然物质，具有无毒、无污染、生物兼容性好等特点。
技术实现思路
: 本专利技术的目的在于提供一种对水体中染料具有优良的吸附性能，能在污水处理和环境治理等领域应用的改性纤维素/氧化石墨烯复合微球；本专利技术的目的还在于提供一种改性纤维素/氧化石墨烯复合微球的制备方法。 本专利技术的改性纤维素/氧化石墨烯复合微球由纤维素和氧化石墨烯材料复合组成并进一步通过威兰胶改性，所述的改性纤维素/氧化石墨烯复合微球的粒径为500_5000nm。 纤维素/氧化石墨烯复合微球具体制备过程如下:氢氧化钠/硫脲/尿素溶液在低温下高速搅拌溶解纤维素，得到透明的纤维素溶液。随后将产物通过高速离心除去不溶物和气泡。将氧化石墨烯超声分散lh，与纤维素溶液混合均匀备用。 在三口烧瓶中加入液体石蜡和SpanSO，在室温条件下，匀速搅拌乳化。下一步，在同样的温度和搅拌速度下缓慢加入上述纤维素混合溶液。继续在同样的条件下搅拌l_4h。然后在搅拌的同时，缓慢滴加稀盐酸调节PH值至中性，然后停止搅拌并静置，等待反应体系分层后，去除上层的液体石蜡层，并用去离子水和无水乙醇洗涤，以便去除残留的液体石蜡和SpanSO。最后，将复合微球产品冷冻干燥(或在0_5°C条件下保存在20%乙醇溶液中)。 对复合微球进行环氧化改性，配置含有环氧氯丙烷、氢氧化钠和二甲基亚砜的溶液，倒入三口烧瓶中，取纤维素/氧化石墨烯复合微球倒入上述溶液中。使用恒温水浴锅在加热条件下搅拌3h。反应完毕后，停止加热和搅拌，并用去离子水多次洗涤，去除未反应的溶剂和反应物。 其次,称取威兰胶加入到氢氧化钠溶液混合均匀。使用高纯氮气通入上述威兰胶溶液中，去除溶液中的氧气。然后将环氧化复合微球加入到威兰胶溶液中，混合均匀，在加热条件下匀速搅拌24h。所得产物使用透析袋进行透析24h，去除未接枝的威兰胶。最后，将复合微球产品冷冻干燥保存。 所述纤维素/氧化石墨烯复合微球中氧化石墨烯的含量为0.5wt% -5.0wt%。 所述改性纤维素/氧化石墨烯复合微球中威兰胶的含量为1.0wt % -10.0wt %。 所述纤维素来源于棉花、麦杆、麻、稻草、甘蔗渣或纸张。 与现有技术相比，本专利技术具有如下优点: 纤维素与氧化石墨烯复合，不仅增强了复合吸附材料的机械强度，也进一步提高了吸附剂的吸附能力，很好的改善了吸附剂的性能。利用威兰胶对纤维素/氧化石墨烯复合微球表面进行改性，引入支链结构和功能基团，使得其可以进行多层吸附，进一步增强了吸附剂的吸附性能。改性纤维素/氧化石墨烯复合微球具有无毒、无污染、生物兼容性好等特点，可应用于污水处理和环境治理等领域。 【附图说明】 : 图1为改性纤维素/氧化石墨烯复合微球的扫描电镜图 图2为单个改性纤维素/氧化石墨烯复合微球扫描电镜图 【具体实施方式】 : 下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明: 实施例1: 将8.0wt%氢氧化钠/8.0wt%硫脲/6.5wt%尿素的水溶液200mL通过冰盐浴预冷至-10°c。立即加入1g纤维素到溶液中，并同时在16，000rpm/min转速下搅拌5min,即得到透明的纤维素溶液。随后将产物通过8，OOOrpm离心分离lOmin，除去不溶物和气泡。将 0.05g氧化石墨烯超声分散Ih,与纤维素溶液混合均勻备用。 在500mL的三口烧瓶中加入300mL的液体石蜡和1g的Span80，在室温条件下，以1，OOOrpm转速搅拌乳化40min。下一步,在同样的温度和搅拌速度下缓慢加入50mL上述纤维素混合溶液。继续在同样的条件下搅拌4h。然后在搅拌的同时，缓慢滴加稀盐酸调节PH值至中性，然后停止搅拌并静置，等待反应体系分层后，去除上层的液体石蜡层，并用去离子水和无水乙醇洗涤，以便去除残留的液体石蜡和SpanSO。最后，将复合微球产品冷冻干燥(或在0-5°C条件下保存在20%乙醇溶液中)。 对复合微球进行环氧化改性，配置含有2.5mL环氧氯丙烷、1mL氢氧化钠(ImolL—1)和1mL 二甲基亚砜的溶液，倒入三口烧瓶中，取5g干燥的纤维素/氧化石墨烯复合微球倒入上述溶液中。使用恒温水浴锅加热到40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性纤维素/氧化石墨烯复合微球，其特征在于：由纤维素和氧化石墨烯材料复合组成并进一步通过威兰胶改性，所述的改性纤维素/氧化石墨烯复合微球的粒径为500‑5000nm。

【技术特征摘要】
1.一种改性纤维素/氧化石墨烯复合微球，其特征在于:由纤维素和氧化石墨烯材料复合组成并进一步通过威兰胶改性，所述的改性纤维素/氧化石墨烯复合微球的粒径为500_5000nm。2.一种改性纤维素/氧化石墨烯复合微球的制备方法，其特征在于:具体制备过程如下:氢氧化钠/硫脲/尿素溶液在低温下高速搅拌溶解纤维素，得到透明的纤维素溶液，随后将产物通过高速离心除去不溶物和气泡，将氧化石墨烯超声分散lh，与纤维素溶液混合均勾备用； 在三口烧瓶中加入液体石蜡和Span80，在室温条件下，匀速搅拌乳化，下一步，在同样的温度和搅拌速度下缓慢加入上述纤维素混合溶液，继续在同样的条件下搅拌l_4h，然后在搅拌的同时，缓慢滴加稀盐酸调节PH值至中性，然后停止搅拌并静置，等待反应体系分层后，去除上层的液体石蜡层，并用去离子水和无水乙醇洗涤，以便去除残留的液体石蜡和SpanSO，最后，将复合微球产品冷冻干燥(或在0_5°C条件下保存在20%乙醇溶液中)； 对复合微球进行环氧化改性，配置含有环氧氯丙烷、氢氧化钠和二甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦华利，
申请(专利权)人：天津市利顺塑料制品有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12