【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体废物资源化利用领域，尤其涉及一种粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法。
技术介绍
1、粉煤灰是煤炭燃烧过程中产生的无机固体废弃物，随着近些年火电装机量逐年增加，粉煤灰已经成为我国主要的无机固体废弃物之一。粉煤灰的主要成分是sio2、al2o3，同时也包括少量的cao、fe2o3等其它氧化物，其资源化利用可以降低环境潜在风险，助力可持续发展战略。混合纤维素膜(mce)因其亲水性、高流速以及可用于无菌测试的特性，成为一种广泛使用的滤膜，其主要成分是二醋酸纤维素(ca)和硝酸纤维素(cn)，伴随着混合纤维素膜的大量使用，其产生的有机废弃物体量也不容小觑。
2、硅-铝气凝胶是一类具有三维空间网状结构的多孔材料，其应用范围极其广泛，包括能源、催化、吸附、声学以及航天等领域。而添加了纤维素的硅-铝纤维复合气凝胶材料，可通过协同作用大幅提升气凝胶材料的功能特性，如孔径大小、吸附性能。目前传统方法制备的硅-铝纤维复合气凝胶主要以纯化学试剂为原料，成本昂贵，并且产生的有机废液易造成环境污染，因此采用工业固废粉煤灰和废弃混合纤维素膜制备复合气凝胶材料具有巨大经济和环境效益。
3、cn108031447公开了一种细菌纤维素/氧化硅复合气凝胶弹性体、制备方法及其在油水分离领域中应用。该方法将氧化硅与纤维素复合，增强纤维素的三维网络结构，得到高孔隙率、具有弹性的纤维素/氧化硅复合气凝胶。但其在合成过程中大量使用硅酸四甲酯、硅酸四乙酯、硅酸四丙脂、十六烷基三甲氧基硅烷以及十八烷基三甲氧基硅烷等有机原料
4、cn107673730公开了一种棉花纤维素增韧二氧化硅气凝胶的制备方法，得到孔隙率高、疏水性和机械性能强的气凝胶产品。但该方法需要额外使用大量的浓硫酸溶液来溶解棉花制备纤维素溶胶，并且在后续合成过程同样需要消耗各种有机原料。
5、cn110668452b和cn101717214b均公开了一种利用粉煤灰制备硅-铝气凝胶的方法，但其得到的气凝胶产品均为单一的无机硅-铝气凝胶。
6、综上所述，目前硅-铝纤维复合气凝胶制备主要是采用纯化学试剂，原料成本昂贵且使用的有机试剂易造成环境污染；而以粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料制备复合气凝胶的资源化利用途径鲜有报道。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法。
2、这种粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，包括以下步骤：
3、步骤一、将粉煤灰和碱研磨混合均匀，焙烧得到碱熔灰；
4、步骤二、将碱熔灰与水溶液混合搅拌，固液分离后得到水浸残渣和碱性水浸液；
5、步骤三、将水浸残渣和盐酸溶液混合搅拌，得到酸浸液；向碱性水浸液中投加废弃混合纤维素膜，并加热搅拌，得到溶解有纤维素的碱性水浸液；
6、步骤四、将溶解有纤维素的碱性水浸液滴加到酸浸液中，陈化得到硅-铝纤维复合湿凝胶；
7、步骤五、硅-铝纤维复合湿凝胶经过水洗后，使用有机溶剂进行溶剂置换，最后常压干燥得到硅-铝纤维复合气凝胶。
8、作为优选，步骤一中所述的碱包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种。
9、作为优选，步骤一中碱和粉煤灰的质量比为0.8～2.0，焙烧温度为550～850℃，焙烧时间为1～3h。
10、作为优选，步骤二中水溶液与碱熔灰的液固比为5～25ml/g。
11、作为优选，步骤三中盐酸与水浸渣液固比为1～10ml/g，酸浸时间为1～4h。
12、作为优选，步骤三中，废弃混合纤维素膜的成分包括二醋酸纤维素和硝酸纤维素，将废弃混合纤维素膜进行粉碎处理，得到粒径范围在0～2mm的废弃混合纤维素膜，再加入碱性水浸液中。
13、作为优选，步骤三中，废弃混合纤维素膜和粉煤灰的掺比为5.0～10.0％，溶解温度为rt-90℃。
14、作为优选，步骤四中，溶解有纤维素的碱性水浸液滴加到酸浸液中，使得到的溶液的ph值在4～10范围内，陈化时间为1～5天。
15、作为优选，步骤五中将硅-铝纤维复合湿凝胶水洗1～3次，然后进行溶剂置换，所述的有机溶剂为无水乙醇或丙酮。
16、粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶，由上述任一所述方法得到的。
17、本专利技术的有益效果是：
18、1)本专利技术以粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料制备复合气凝胶功能材料，大幅减少有机试剂使用，降低原料成本，并对粉煤灰和废弃混合纤维素膜均进行了有效的利用，具有较高的经济效益。
19、2)本专利技术通过碱熔-水浸-酸浸的工艺，可在高效提取粉煤灰中的硅铝组分的同时，得到碱性水浸液用于溶解废弃的混合纤维素膜，而无需使用额外溶剂；并在碱性水浸液滴加到酸浸液过程中，均匀的将混合纤维素掺杂进硅-铝湿凝胶，提高凝胶骨架强度，减少硅-铝纤维复合湿凝胶在干燥过程中的收缩，提升孔径范围，降低吸附过程中存在的位阻效应，提高吸附量和吸附速率。
20、3)本专利技术可通过改变湿凝胶初始ph实现复合气凝胶孔径以及表面电荷的调控，使其对阴阳离子型染料表现出选择性吸附，其中孔径可在3～25nm区间调节，湿凝胶初始ph为酸性时制备的气凝胶对阴离子染料甲基橙的吸附量可达商用活性炭的1.14倍，而对阳离子染料亚甲基蓝几乎不吸附；湿凝胶初始ph为碱性时制备的气凝胶对阳离子染料亚甲基蓝的吸附量可达商用活性炭的1.13倍，而对阴离子染料甲基橙几乎不吸附。
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1.一种粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤一中所述的碱包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤一中碱和粉煤灰的质量比为0.8～2.0，焙烧温度为550～850℃，焙烧时间为1～3h。
4.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤二中水溶液与碱熔灰的液固比为5～25mL/g。
5.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤三中盐酸与水浸渣液固比为1～10mL/g，酸浸时间为1～4h。
6.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤三中，废弃混合纤维素膜的成分包括二醋酸纤维素和硝酸纤维素，将废弃混合纤维素膜进行粉碎处理，得到粒径范围在0～2mm的废弃混合
7.根据权利要求6所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤三中，废弃混合纤维素膜和粉煤灰的掺比为5.0～10.0％，溶解温度为RT-90℃。
8.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤四中，溶解有纤维素的碱性水浸液滴加到酸浸液中，使得到的溶液的pH值在4～10范围内，陈化时间为1～5天。
9.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤五中将硅-铝纤维复合湿凝胶水洗1～3次，然后进行溶剂置换，所述的有机溶剂为无水乙醇或丙酮。
10.粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶，其特征在于，由权利要求1至9中任一所述方法得到的。
...【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤一中所述的碱包括氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤一中碱和粉煤灰的质量比为0.8～2.0，焙烧温度为550～850℃，焙烧时间为1～3h。
4.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤二中水溶液与碱熔灰的液固比为5～25ml/g。
5.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，步骤三中盐酸与水浸渣液固比为1～10ml/g，酸浸时间为1～4h。
6.根据权利要求1所述的粉煤灰和废弃混合纤维素膜为原料的复合气凝胶制备方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴孝炯，梁莎，孙科，桂联政，廖达琛，杨家宽，孙海鹏，张志明，楼志杰，郭利民，王轩，
申请(专利权)人：浙江天地环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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