【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及印染废水处理，尤其涉及一种淀粉碳气凝胶吸附剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、通常，碳气凝胶是以间苯二酚和甲醛为原料，在水溶液中经溶胶-凝胶聚合、超临界干燥和高温炭化制得的。然而，甲醛毒性较大，对人体危害大，间苯二酚价格高，并且传统碳气凝胶的制备周期长，这些因素都严重限制了碳气凝胶的商业应用。为了解决这些问题，生物质碳气凝胶被逐步开发出来，制备碳气凝胶的生物质以纤维素为主，纤维素本身具有一定的三维立体结构，经过煅烧后，可以保持纤维素自身的完整结构。纤维素碳气凝胶多以纤维素制备成型为主，利用酸碱进行分离纤维素和杂质完成洗脱，而最终制备的纤维素碳气凝胶往往还需要koh热处理活化调整孔隙结构，而且纤维素碳气凝胶主要用作电极材料。
2、以淀粉为碳源制备碳气凝胶报道较少，主要是因为淀粉没有固定的三维立体结构，分子内也不含除c、h、o外的其他杂原子，直接炭化淀粉得到的炭粉，经过活化后比表面积只有100m2/g左右，存在比表面积小的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种淀粉碳气凝胶吸附剂及其制备方法和应用。本专利技术制得的淀粉碳气凝胶吸附剂，不经活化就可以获得高的比表面积和吸附容量。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种淀粉碳气凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
4、将淀粉与水混合，进行糊化，得到糊化淀粉；
5、将所述糊化淀粉、羧甲基纤维素钠、接
6、将所述淀粉基水凝胶依次进行冷冻干燥和煅烧，得到所述淀粉碳气凝胶吸附剂。
7、优选地，所述羧甲基纤维素钠与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量比为0.5～1:0.5～2。
8、优选地，所述淀粉与羧甲基纤维素钠的质量比为1～2:0.5～1。
9、优选地，所述丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的用量比为2～3g:0～5ml:0.5～2g，且所述丙烯酸的用量不为0。
10、优选地，所述接枝和交联反应包括以下步骤：由60℃升温至65～75℃后保温4～5h。
11、优选地，所述升温的升温速率为2.5℃/min。
12、优选地，所述冷冻干燥的温度为-30～-40℃。
13、优选地，所述煅烧的温度为700～900℃，保温时间为2～3h，由室温升温至所述煅烧的温度的升温速率为2～5℃/min。
14、本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的淀粉碳气凝胶吸附剂。
15、本专利技术还提供了上述技术方案所述的淀粉碳气凝胶吸附剂在有机染料吸附领域中的应用。
16、本专利技术提供了一种淀粉碳气凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：将淀粉与水混合，进行糊化，得到糊化淀粉；将所述糊化淀粉、羧甲基纤维素钠、接枝单体、引发剂和交联剂混合，进行接枝和交联反应，得到淀粉基水凝胶；所述接枝单体包括丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，所述交联剂包括n,n-亚甲基双丙烯酰胺；将所述淀粉基水凝胶依次进行冷冻干燥和煅烧，得到所述淀粉碳气凝胶吸附剂。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
18、本专利技术制得了一种碳气凝胶吸附剂，这种碳气凝胶吸附剂是以淀粉为原料，淀粉基水凝胶作为前驱体，经过冷冻干燥和煅烧得到的，作为前驱体的淀粉基水凝胶是以玉米淀粉和羧甲基纤维素钠为原料，丙烯酰胺(am)、丙烯酸(aa)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(amps)为接枝单体，以n,n-亚甲基双丙烯酰胺(nmba)为交联剂，在引发剂存在下，通过接枝和交联反应合成的，向水凝胶中引入氮和硫原子，淀粉基水凝胶先经过冷冻干燥，再经过煅烧，得到氮原子和硫原子均匀分布的所述淀粉碳气凝胶吸附剂。本专利技术中，淀粉基水凝胶具有三维立体结构，经过冷冻干燥后会产生少量孔洞，经过煅烧后，淀粉基水凝胶的三维立体结构被保留下来，使得淀粉碳气凝胶吸附剂在不经强碱活化的情况下，就能具有高的比表面积，且淀粉碳气凝胶吸附剂上含有氮、硫等杂原子，对染料，比如亚甲基蓝有很好的吸附作用，其吸附容量可达960mg/g，比普通活性炭(140mg/g)的吸附容量大得多。
19、且本专利技术采用的原料为淀粉，淀粉价格低廉，清洁无毒；淀粉基水凝胶制备过程简单，在煅烧过程中无毒气排放。
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1.一种淀粉碳气凝胶吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量比为0.5～1:0.5～2。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉与羧甲基纤维素钠的质量比为1～2:0.5～1。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的用量比为2～3g:0～5mL:0.5～2g，且所述丙烯酸的用量不为0。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述接枝和交联反应包括以下步骤：由60℃升温至65～75℃后保温4～5h。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述升温的升温速率为2.5℃/min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥的温度为-30～-40℃。
8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为700～900℃，保温时间为2～3h，由室温升温至所述煅烧的温度的升温速率
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制得的淀粉碳气凝胶吸附剂。
10.权利要求9所述的淀粉碳气凝胶吸附剂在有机染料吸附领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种淀粉碳气凝胶吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠与2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的质量比为0.5～1:0.5～2。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉与羧甲基纤维素钠的质量比为1～2:0.5～1。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的用量比为2～3g:0～5ml:0.5～2g，且所述丙烯酸的用量不为0。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述接枝和交联反...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海花，翟作昭，高玉华，闫美芳，郑玉轩，李娜，张利辉，
申请(专利权)人：河北省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：
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