[发明专利]一种复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种复合材料及其制备方法。

背景技术

我国的农作物秸秆资源拥有量居世界首位。我国粮食的播种面积约为1.13亿hm²，粮食总产量4.9亿t，玉米、小麦等谷物秸秆总产量为5亿t，加上其他作物的秸秆，每年生产秸秆6亿t以上。虽然2.5亿t用于造肥还田；0.48亿t用于工业原料；1.8亿t用于农民生活燃料，但尚有1.2亿t秸秆剩余，成为生活垃圾或白白烧掉。农作物秸秆是地球上第一大可再生资源，是农作物的重要副产品，焚烧造成了资源的巨大浪费、并且向空气中放出大量的二氧化硫、苯丙吡等有害物质。充分挖掘秸秆的潜在价值，是近年来秸秆利用的主要发展方向。

随着我国经济、社会的快速发展，人口数量的不断增长，工业化和城镇化的加快推进，涉及水污染的行业正保持着强劲的增长势头，水污染事件频发，给环境和人们的健康带来了严重的损害，治理水污染已经成为一项刻不容缓的任务。

治理水污染的方法很多，传统的有化学沉淀法、氧化还原法、铁氧体法、电解法、蒸发浓缩法、离子交换树脂法等，但这些方法大多存在投资大、运行成本高、操作管理麻烦、并且会产生二次污染和不能很好地解决水资源再利用等问题。而生物质吸附剂具有吸附量大、吸附速度快、成本低、操作简单、不产生二次污染等优点，越来越受到人们的青睐。作为一种富含纤维素和木质素的天然高分子材料，秸秆来源十分广泛，将秸秆材料应用于水处理中，制备高效环保的水处理剂无疑极具经济和社会价值。

本公司于2013年9月2日申请了一项发明专利CN201310391613.8，依次通过秸秆原材料发酵预处理、阳离子型改性处理、阴离子型改性处理、碱化和交联制备等工艺步骤的特殊设计和相关参数的特殊优化，制备了一种吸附量大、吸附速度快、工艺流程成本低、工艺操作简单、适合工业化生产且不产生二次污染的胺化增强改性秸秆吸附材料。

发明内容

本发明在此基础上，结合氧化石墨烯和环糊精，制备了一种复合吸附材料，提供一种复合材料及其制备方法。

本发明通过下述技术方案予以实现：

将80-90份的胺化增强改性秸秆、1-10份的氧化石墨烯、1-10份的环糊精缓慢加入到浴比1:10-20的去离子水中，超声处理1-24h，再经冷冻干燥制得胺化增强改性秸秆/氧化石墨烯/环糊精复合材料。

作为优选方案，所述的胺化增强改性秸秆为秸秆原材料依次经过阳离子改性、阴离子改性、碱化和交联处理制备得到。详细制备方法参见中国发明专利CN201310391613.8。

作为优选方案，所述的环糊精为α-环糊精，β-环糊精，γ-环糊精，δ-环糊精中的一种或多种。

作为优选方案，冷冻干燥工艺条件为：在-50℃～-20℃的温度条件下以速度为1℃/min升温至室温，再干燥处理1-24h。

本发明的原理为：秸秆的纤维素和半纤维素被木质素包裹，且高分子链间通过氢键作用紧密结合，结晶程度较高，因此秸秆材料通常具有水溶性差，反应活性差等不足之处。将秸秆纤维素经阳离子改性、阴离子改性、碱化和交联处理后，可以破坏原有的有序结构，引进了阴离子基团、阳离子基团和氨基，提高了反应性。氧化石墨烯是石墨烯的派生物，与石墨烯的结构大体相同，其基面及边缘含有大量羟基、羧基、羰基等功能性基团。环糊精表面富含羟基等基团。因而三者可以通过共价键、静电引力、氢键等相互作用力产生紧密结合，形成复合材料。对水体中的杂质、印染废水、带有正电荷或负电荷的污染物、重金属离子等均具有良好的吸附效果，污水处理适用范围广。

本发明具有如下有益效果：（1）本发明所用材料均为天然物质，来源丰富、价格低廉、绿色环保。（2）复合材料具有机械性能好、组织结构规整、孔隙率高、吸附量大、吸附速度快、适用范围广等优点，同时易于解吸，可重复利用。（3）制备的复合材料的吸附稳定性、耐热性、耐热水性、均匀性和持久性都有很大的提高。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1：

将0.85g胺化增强改性秸秆、0.05g氧化石墨烯、0.1g的β-环糊精缓慢加入到浴比10ml的去离子水中，超声处理2h，在-50℃的温度条件下以速度为1℃/min升温至室温，再干燥处理12h制得胺化增强改性秸秆/氧化石墨烯/环糊精复合材料。

实施例2：