一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸及其制备方法。该制备方法通过雾化喷涂结合冷冻干燥的方式将纳米磁性氧化物均匀、快速高效地复合到茶叶纸载体上，避免了磁性氧化物纳米粒子发生团聚，又充分利用了茶叶的高比表面积，提高了复合茶叶纸中纳米磁性氧化物的质量；硅烷偶联剂的加入对于提高纳米磁性氧化物和茶叶纸载体的结合强度有较好的辅助作用，可以避免磁性氧化物在使用过程中发生损失，制备得到的纳米磁性氧化物复合茶叶纸不仅具有突出的吸附能力，还具备良好的再生利用性能。还具备良好的再生利用性能。还具备良好的再生利用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸及其制备方法


[0001]本专利技术属于污水处理
，尤其涉及一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国因生产废水引起的污染日趋严重，特别是重金属离子污染问题给人类健康和水体生态造成重大挑战。在重金属离子废水处理领域中，吸附法是一种简单高效的处理技术。茶叶是一种比较理想的生物处理材料，其自身的网状多孔结构使其具备了较大的比表面积，并且茶叶中的茶多酚物质中含有大量的羟基、氨基等活性基团，这些活性基团能与金属离子发生交换或者结合。因此，在重金属废水处理领域中，茶叶具有重要的应用价值。
[0003]但是由于自身尺寸等原因，茶叶类吸附剂多为粉末状或颗粒状，使用过程中容易损失并且难以回收，而且在实际应用过程中，茶叶类吸附剂容易滋生细菌且对重金属离子的吸附和结合稳定性较差等原因，导致茶叶类吸附剂在吸附过程中容易释放出少量已经吸附的重金属离子，造成二次污染，因此如何对茶叶进行有效地处理，使茶叶能够在重金属离子废水处理领域过程中得到更好地应用，是重金属废水处理领域的一个研究方向。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中茶叶在重金属离子废水处理领域应用中存在的技术问题，本专利技术提供一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸及其制备方法，该纳米磁性氧化物复合茶叶纸以茶叶为基础吸附材料，并使高度分散的磁性氧化物与基础吸附材料高效结合，制备得到的纳米磁性氧化物复合茶叶纸对重金属离子具有优异的吸附性能，吸附后不易释放，并且结构稳定，容易回收，可以实现多次循环利用。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：
[0006]一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
[0007]S1：向煮沸去梗后的茶叶中加入碱金属氢氧化物溶液浸泡处理，再加入柠檬酸调节pH至6～8后固液分离，得到预处理后的茶叶；
[0008]S2：将S1所得预处理后的茶叶与水、淀粉粘结剂和纤维素纤维混合，调节混合液固含量至3％～5％，研磨得到浆液；
[0009]S3：将S2所得浆液除水后抄片成型，干燥得到茶叶纸载体；
[0010]S4：向质量分数为20％～40％的纳米磁性氧化物的水性分散液中加入硅烷偶联剂后，雾化喷涂至S3所得茶叶纸载体，在
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20～
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10℃，4～6Pa的环境下冷冻干燥，即得该纳米磁性氧化物复合茶叶纸。
[0011]相对于现有技术，本专利技术提供的纳米磁性氧化物复合茶叶纸的制备方法，首先通过煮沸后加入氢氧化钠的方式破坏茶叶中的木质素，充分提高茶叶纤维的孔隙结构，为后续制备得到的茶叶纸载体的柔韧性打下坚实的基础；然后通过雾化喷涂结合冷冻干燥的方
式将纳米磁性氧化物均匀、高效地复合到茶叶纸载体上，既避免了磁性氧化物纳米离子发生团聚又充分利用了茶叶的高比表面积，提高了复合茶叶纸中纳米磁性氧化物的质量；硅烷偶联剂的使用对于提高纳米磁性氧化物和茶叶纸载体的结合强度有较好的辅助作用，可以避免磁性氧化物在使用过程中发生损失，使制备得到的纳米磁性氧化物复合茶叶纸不仅具有突出的吸附能力，还具备良好的再生利用性能。
[0012]优选地，S2中预处理后的茶叶与水、淀粉粘结剂和纤维素纤维的质量比为1：30～50：0.01～0.06：0.05～0.2。
[0013]优选的茶叶与水、淀粉粘结剂和纤维素纤维的质量比，可以保证茶叶纸载体的质量，使茶叶纸载体具有优异力学性能的同时将茶叶纸的孔隙率提高到70％以上。
[0014]优选地，纳米磁性氧化物的水性分散液中磁性氧化物的粒径为30～50nm。
[0015]优选地，磁性氧化物为四氧化三铁和四氧化三钴中的至少一种。
[0016]优选地，硅烷偶联剂为环氧基类硅烷偶联剂；S4中硅烷偶联剂在纳米磁性氧化物水性分散液中的质量分数为0.3％～0.5％。
[0017]环氧基类硅烷偶联剂在本方案的体系中稳定性更好，能进一步提高金属氧化物与茶叶纸载体的复合效果，提高复合茶叶纸的使用寿命。
[0018]优选地，S1中氢氧化钠溶液的质量分数为1.9～2.5％，每克茶叶加入20～40ml氢氧化钠溶液，加入氢氧化钠溶液后的浸泡处理时间为6～12h。
[0019]本专利技术还提供了一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸，该纳米磁性氧化物复合茶叶纸采用上述纳米磁性氧化物复合茶叶纸的制备方法制备而成，其厚度为0.8～1.2mm，孔隙率为70％～90％，单位面积质量为100～120g/m2。
[0020]优选地，纳米磁性氧化物复合茶叶纸中纳米磁性氧化物的粒径为30～50nm。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单介绍。
[0022]图1是本专利技术实施例1所制备的茶叶纸光学照片；
[0023]图2是本专利技术实施例1所制备的纳米磁性氧化物复合茶叶纸光学照片；
[0024]图3是本专利技术实施例1所制备的纳米磁性氧化物复合茶叶纸力学性能示意图；
[0025]图4是本专利技术实施例1所制备纳米磁性氧化物复合茶叶纸的SEM图；
[0026]图5是本专利技术实施例1所制备纳米磁性氧化物复合茶叶纸的XRD图。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]实施例1
[0029]本实施例提供一种纳米四氧化三铁复合茶叶纸及其制备方法，该纳米四氧化三铁复合茶叶纸的制备方法为：
[0030]S1：向8g煮沸去梗后的茶叶中加入200ml溶质质量分数为2.0％的氢氧化钠溶液，
浸泡处理10h后加入柠檬酸调节pH至7，过滤并用水洗涤、干燥，得到预处理后的茶叶；
[0031]S2：将S1所得预处理后的茶叶与水、淀粉粘结剂和纤维素纤维混合，调节混合固含量至4％，研磨得到浆液，其中处理后的茶叶与水、淀粉粘结剂和纤维素纤维的质量比为1：40：0.03：0.1；
[0032]S3：将S2所得浆液倒入纸液成型器中，真空吸滤除水，抄片成型，100℃下干燥得到茶叶纸载体；
[0033]S4：向质量分数为20％，纳米四氧化三铁粒径为30～50nm的纳米四氧化三铁水性纳米分散液中加入硅烷偶联剂，控制硅烷偶联剂在分散液中的质量分数为0.3％，雾化喷涂至S3所得茶叶纸载体，在
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15℃，5Pa的环境下冷冻干燥，即得该纳米四氧化三铁复合茶叶纸，其中雾化喷涂过程中压缩气体压力为30psi，硅烷偶联剂为KH
‑
560。
[0034]经检验：该茶叶纸的厚度为1.0mm，孔隙率85％，单位面积质量115g/m2。
[0035]实施例2：
[0036]本实施例提供一种纳米四氧化三铁复合茶叶纸及其制备方法，该纳米四氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米磁性氧化物复合茶叶纸的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：向煮沸去梗后的茶叶中加入碱金属氢氧化物溶液浸泡处理，再加入柠檬酸调节pH至6～8后固液分离，得到预处理后的茶叶；S2：将所述预处理后的茶叶与水、淀粉粘结剂和纤维素纤维混合，调节混合液固含量至3％～5％，研磨得到浆液；S3：将所述浆液除水后抄片成型，干燥得到茶叶纸载体；S4：向质量分数为20％～40％的纳米磁性氧化物水性分散液中加入硅烷偶联剂后，雾化喷涂至所述茶叶纸载体，在
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20～
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10℃，4～6Pa的环境下冷冻干燥，即得所述纳米磁性氧化物复合茶叶纸。2.根据权利要求1所述的纳米磁性氧化物复合茶叶纸的制备方法，其特征在于，S2中所述预处理后的茶叶与水、淀粉粘结剂和纤维素纤维的质量比为1：30～50：0.01～0.06：0.05～0.2。3.根据权利要求1所述的纳米磁性氧化物复合茶叶纸的制备方法，其特征在于，所述纳米磁性氧化物水性分散液中纳米磁性氧化物的粒径为30～50nm。4.根据权利要求3所述的纳米磁性氧化物复合茶叶纸的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：于刚，刁瑞雪，张学志，车蒙阳，王亚宁，杨俊，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：