棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法及应用，其制备方法为：将棕榈纤维纳米纤维素和芳纶纳米纤维溶解在含有促溶剂的有机溶剂中，得到均一溶液；冷冻、置换后放置于交联剂溶液中进行交联反应，得到湿凝胶；置换、冷冻成型。本发明专利技术所制备的复合气凝胶，孔隙率高，吸附位点均匀稳定，吸附效果好，结构强度高，对阳离子染料的吸附效率达到92％以上。效率达到92％以上。效率达到92％以上。

【技术实现步骤摘要】
棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及过滤材料领域，特别是涉及一种棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法及其在纺织染料中阳离子染料吸附方面的应用。

技术介绍

[0002]随着工业生产快速发展，造纸、印染等企业排放大量含有染料、蛋白质等的工业用水，严重污染水体，对居民用水和水生生物的健康、生存以及工业经济发展带来严重威胁。印染废水和造纸污水具有水量大、浓度高、色度大和成分复杂等特点，染料的多样性和化学浆料的大量使用，使废水中含有大量难以生物降解的有机物，其长期累积导致废水色泽极深，环境破坏严重，是目前急需处理的重大环境问题之一。
[0003]另外，随着工业的快速发展，各种资源被过度开发，较多资源渐渐枯竭，可再生资源的利用已经迫在眉睫。纤维素是一种具有可再生，且产量丰富的资源，但目前含有较多纤维素的物质例如秸秆、落叶等利用率较低，大都通过焚烧处理，如果能对其合理开发重复利用有望解决现有资源短缺问题，实现变废为宝，提高经济效益。
[0004]中国专利CN 108727639 B公开了一种细菌纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法和应用。其制备方法是将细菌纤维素投入蒸馏水中，利用打浆机粉碎得到细菌纤维素悬浮液；将芳纶与氢氧化钾投入二甲基亚砜中搅拌得到芳纶纳米纤维溶液；将细菌纤维素悬浮液与芳纶纳米纤维混合搅拌得到凝胶；减压抽滤得到细菌纤维素/芳纶纳米纤维复合凝胶；冷冻干燥得到细菌纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶。
[0005]本申请专利技术人在实施本专利技术创造的技术方案时发现，上述复合气凝胶至少存在如下不足之处：
[0006]1、所制备的复合气凝胶中细菌纤维素与芳纶纳米纤维不能均匀混合，同批次气凝胶吸附位点差异大，易使气凝胶在使用染料过程中吸附效果不稳定，吸附质量差；
[0007]2、气凝胶的比表面积小，吸附效率低，对阳离子染料雾水处理效率低；
[0008]3、复合气凝胶在使用过程中容易解体。

技术实现思路

[0009]本专利技术通过提供一种棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法及应用，解决了现有技术中复合气凝胶在印染废水吸附处理方面存在的上述问题。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)制备混合溶液：将棕榈纤维纳米纤维素和芳纶纳米纤维溶解在含有促溶剂的有机溶剂中，得到均一溶液；
[0012](2)冷冻、置换：将步骤(1)中所得的均一溶液冷冻成块，然后放置在蒸馏水中置换，得到块状物
[0013](3)交联反应：将步骤(2)中完成置换后的块状物放置于交联剂溶液中进行交联反应，得到湿凝胶；
[0014](4)置换、冷冻成型：将步骤(3)中所得湿凝胶转移至有机醇溶剂中进行溶液置换，然后冷冻干燥，得到所述棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶。
[0015]在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤(1)中，所述棕榈纤维纳米纤维素和芳纶纳米纤维的质量比为1:0.1～9。
[0016]在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤(1)中，所述促溶剂为四丁基氟化铵。
[0017]在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤(2)中，所述置换的时间为3～6h。
[0018]在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤(3)中，所述交联反应的工艺条件为：温度80～110℃，时间2～4h。
[0019]在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤(3)中，所述交联反应之前，将所述冷冻块在交联剂溶液中静置1～2h。
[0020]在本专利技术一个较佳实施例中，所述交联剂为戊二醛、乙二醛或环氧氯丙烷中的至少一种。
[0021]在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤(4)中，所述冷冻干燥的工艺条件为：温度为
‑
60℃～
‑
90℃，时间为36h～72h。
[0022]为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的应用，棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶用于吸附阳离子染料。
[0023]本专利技术的有益效果是：本专利技术一种棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法，所制备的复合气凝胶能够达到如下有益效果：
[0024]1、通过将棕榈纤维纳米纤维素与芳纶纳米纤维溶解制备成均一溶液，使形成凝胶时棕榈纤维纳米纤维素与芳纶纳米纤维可以均匀分布，保证样品的稳定性；
[0025]2、本专利技术的棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备过程中，采用冷冻、蒸馏水置换、交联、醇溶剂置换的方法形成湿凝胶，在保证产品质量的前提下，有效提高孔隙率和吸附位点，提高吸附效果；
[0026]3、本专利技术的棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备过程中，使用交联剂连接棕榈纤维纳米纤维素表面的羟基与芳纶纳米纤维表面的胺基，使得棕榈纤维纳米纤维素与芳纶纳米纤维之间形成稳定结构，有利于提高产品强度。
附图说明
[0027]图1是棕榈纤维纳米纤维素的微观形貌图；
[0028]图2是芳纶纳米纤维的微观形貌图；
[0029]图3是本专利技术实施例1制备的棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的微观形貌图；
[0030]图4是本专利技术实施例1制备的棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的数码照片；
[0031]图5是本专利技术实施例1利用制备的棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶吸附低浓度亚甲基蓝溶液(0.04mmol/L)前与吸附13h后的对比数码照片图；
[0032]图6是本专利技术实施例1利用制备的棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶
吸附低浓度亚甲基蓝溶液(0.04mmol/L)前与吸附13h后的紫外吸收光谱图；
[0033]图7是本专利技术实施例2利用制备的棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶吸附低浓度刚果红溶液(0.04mmol/L)前与吸附13h后的对比数码照片图；
[0034]图8是本专利技术实施例2利用制备的棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶吸附低浓度刚果红溶液(0.04mmol/L)前与吸附13h后的紫外吸收光谱图；
[0035]图9是本专利技术实施例3利用制备的棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶吸附低浓度阳离子绿溶液(0.04mmol/L)前与吸附13h后的对比数码照片图；
[0036]图10是本专利技术实施例4利用制备的棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶吸附低浓度分散蓝溶液(0.04mmol/L)前与吸附13h后的对比数码照片图；
[0037]图11是本专利技术中对比例1与实施例1所制备的复合气凝胶的数码照片对比图，其中，左侧为对比例1制备的复合气凝胶，右侧为实施例1制备的复合气凝胶。
具体实施方式
[0038]下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备均一溶液：将棕榈纤维纳米纤维素和芳纶纳米纤维溶解在含有促溶剂的有机溶剂中，得到均一溶液；(2)冷冻、置换：将步骤(1)中所得的均一溶液冷冻成块，然后放置在蒸馏水中置换，得到块状物；(3)交联反应：将步骤(2)中完成置换后的块状物放置于交联剂溶液中，加热进行交联反应，得到湿凝胶；(4)置换、冷冻成型：将步骤(3)中所得湿凝胶转移至有机醇溶剂中进行溶液置换，然后冷冻干燥，得到所述棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述棕榈纤维纳米纤维素和芳纶纳米纤维的质量比为1:0.1～9。3.根据权利要求1所述的一种棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述促溶剂为四丁基氟化铵。4.根据权利要求1所述的一种棕榈纤维纳米纤维素/芳纶纳米纤维复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾益明，戴张生，王钟，顾洪达，仲卫东，徐锡刚，黄新强，吴泽良，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：