申请日2017.11.09
公开(公告)日2018.02.02
IPC分类号B01J20/24; C02F1/28; B01J20/30; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种利用木质素制备水处理材料的方法，方法为：将木质素配制成水溶液，经冷冻干燥后得到木质素气凝胶，将得到的木质素气凝胶置于管式炉中于氩气气氛中进行热处理，冷却后即得到所述的水处理材料。本发明通过热处理方法将木质素前驱体交联后，制备成多孔结构的木质素基水处理材料，不仅能够保持木质素结构中的重要官能基团，又避免了其在水体中的扩散，促进木质素在水处理中的应用，本发明制备方法简单，所制备的水处理材料由于具有气凝胶结构，同时还保留了木质素结构中重要官能基团，因而对污染物具有较好的吸附效果。
权利要求书
1.一种利用木质素制备水处理材料的方法，其特征在于，将木质素配制成浓度为1~100mg/L的水溶液，经冷冻干燥后得到木质素气凝胶，将得到的木质素气凝胶置于管式炉中于氩气气氛中250~500℃进行热处理，冷却后即得到所述的水处理材料。
2.根据权利要求1所述的利用木质素制备水处理材料的方法，其特征在于，所述木质素水溶液浓度为1~10mg/L。
3.根据权利要求1所述的利用木质素制备水处理材料的方法，其特征在于，热处理时间为1~2h。
4.根据权利要求1所述的利用木质素制备水处理材料的方法，其特征在于，所述木质素为碱木质素。
说明书
一种利用木质素制备水处理材料的方法
技术领域
本发明属于水处理材料制备领域，具体涉及一种利用木质素制备水处理材料的方法。
背景技术
水环境的治理是当今世界的重要课题，对污染物有高效的吸附能力，且价格低廉的水处理材料一直是科研工作者开发的重要目标。
木质素结构中含有大量的芳香基团、烷羟基、酚羟基、羧基等官能团，能够直接吸附部分重金属以及有机污染物，而且木质素在自然界中的含量丰富，其含量仅次于纤维素，目前木质素在生产生活中多作为造纸业的废弃物被丢弃，造成环境污染，因此开发木质素的高附加值应用，不仅可以将废弃的木质素加以利用，减少对环境的污染，而且由于其价格便宜，来源不受限制，近年来受到广泛关注。
但是，由于木质素结构中含有羟基、羧基等水溶性基团，若是直接将其作为吸附材料吸收水体中的污染物，则难以发挥吸附效果，且会使木质素本身分散到水体环境中，容易造成二次污染。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种利用木质素制备水处理材料的方法，解决利用木质素吸附污染物时，木质素易分散在水体环境中造成二次污染的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用木质素制备水处理材料的方法，方法为：将木质素配制成浓度为1~100mg/L的水溶液，经冷冻干燥后得到木质素气凝胶，将得到的木质素气凝胶置于管式炉中于氩气气氛中250~500℃进行热处理，冷却后即得到所述的水处理材料。其中热处理温度可进一步优选为300~350℃。
作为优选，所述木质素水溶液浓度为1~10mg/L。木质素水溶液浓度越低，气凝胶的密度也越低，比表面积会越大，热处理时交联效果就越好，对污染物的吸附效果越佳，但是浓度太低则制备效率和产率均会下降。
作为优选，热处理时间为1~2h。
作为优选，所述木质素为碱木质素。
本发明木质素水溶液可在液氮中冷冻，也可以采用冰箱冷冻。采用液氮冷冻速度快，冰块的生长时间短，木质素分散在冰块中的尺寸更小，有利于提高干燥后的木质素气凝胶的强度。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过热处理将木质素前驱体交联后，制备成多孔结构的木质素基水处理材料，不仅能够保持木质素结构中的重要官能基团，又避免了其在水体中的扩散，促进了木质素在水处理中的应用，其中，通过冷冻干燥可提高木质素分子间的接触面积，因而促进了木质素分子间热处理的交联效果。
2、本发明利用废弃的木质素，通过冷冻干燥和热处理即可制备得到木质素基水处理材料，制备方法简单，所制备的水处理材料由于具有气凝胶结构，同时还保留了木质素结构中重要官能基团，因而对污染物具有较好的吸附效果。
3、本发明通过冷冻干燥制备得到不同密度的木质素气凝胶，由于不同的浓度范围，冷冻干燥后的木质素形貌不同，可通过调节木质素水溶液浓度调控木质素前驱体及交联产物的形貌结构，通过调节热处理温度，控制所制备的水处理材料的化学成分。
4、本发明方法不需要使用其他交联试剂或有机溶剂，对环境友好，而且操作简单方便，更重要的是，通过本发明方法制备出来的交联木质素由于有较大的比表面积，因此对污染物吸附效果更佳。