[发明专利]一种由废纸制备纤维素复合气凝胶的方法

说明书

本发明公开了一种由废纸制备纤维素复合气凝胶的方法，首先，将废纸处理成废纸纤维粉，将其放入碱溶液中浸泡，在油浴锅中回流反应，过滤后将滤渣超声分散在乙醇中，之后浸泡在H₂O₂溶液，过滤收集滤渣后烘干，得到废纸纤维素；之后将废纸纤维素加入到碳系混合溶液中进行溶解反应，加入KCl，搅拌，将废纸纤维素溶液进行冷冻和解冻，之后再依次放入乙醇和去离子水中浸泡，最后进行冷冻干燥，得到废纸纤维素复合气凝胶。该方法以废纸为原材料，通过加入石墨烯或者氧化石墨烯制备废纸纤维素复合气凝胶，其具有质轻、比表面积大、孔隙率高、机械性能好等特点，同时，该方法工艺简单、生产成本低廉，适合批量化生产。

技术领域

本发明属于高分子复合材料制备技术领域，具体涉及一种由废纸制备纤维素复合气凝胶的方法。

背景技术

近年来，印刷厂、纺织厂等产生的染料废水日益增多，多数染料含有芳环结构，具有一定的毒性且难降解，严重破坏环境和危害人类健康。目前在凝胶材料基础上新出现的纤维素复合气凝胶是以纤维素为基体材料，再复合纳米填料得到质轻、比表面积大、孔隙率高的复合气凝胶，能够与染料分子形成分子间作用力达到吸附净化的目的，在油污泄露、废水净化等领域具有潜在的发展，成为国内外研究的热点和重点。但纤维素复合气凝胶材料成本较高，吸附性能有限，且纳米填料分散不均匀。因此寻求一种具有低成本、高吸附性能和分散性良好的纳米填料是提高废水中染料吸附量的关键。

我国废纸年均产量巨大，废纸作为纤维素的来源之一，具有来源广泛、廉价易得等特点，且废纸中大约含有50％的纤维素，经过简单预处理提取的废纸纤维素作为复合气凝胶的基体材料在保持原有吸附性能的同时也降低了成本，符合绿色环保，是理想的复合气凝胶基体材料。然而，单一的废纸纤维素气凝胶，其结构简单、性能不稳定且对染料的去除率较低，需复合其他吸附填料组成复合气凝胶，进而提高结构特性和综合性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种由废纸制备纤维素复合气凝胶的方法，提高了纤维素复合气凝胶对染料分子的吸附性能。

本发明所采用的技术方案是，一种由废纸制备纤维素复合气凝胶的方法，具体步骤如下：

步骤1，制备废纸纤维素，具体步骤如下：

步骤1.1，将废纸依次进行干燥、粉碎及过筛处理，得到废纸纤维粉；

步骤1.2，将步骤1.1中得到的废纸纤维粉放入碱溶液中浸泡1h～2h，之后在80℃～90℃油浴锅中回流反应4h～5h，待回流反应结束后，将反应液采用250目尼龙网纱过滤网布过滤至中性，得到固体滤渣a；

步骤1.3，将步骤1.2中的固体滤渣a超声分散在乙醇中，得到分散液，之后将分散液采用250目尼龙网纱过滤网布过滤至中性，得到固体滤渣b；

步骤1.4，将步骤1.3中的固体滤渣b浸泡在质量分数为30％H₂O₂溶液中，得到混合液，之后将混合液采用250目尼龙网纱过滤网布过滤至中性，收集滤渣后放入烘箱中烘干，得到废纸纤维素；

步骤2，经步骤1后，采用废纸纤维素制备废纸纤维素复合气凝胶，具体步骤如下：

步骤2.1，将碳系物超声分散在纤维素混合液中，之后将其进行冷冻，得到碳系混合溶液；

步骤2.2，经步骤2.1后，将步骤1中的废纸纤维素加入到碳系混合溶液中进行溶解反应，之后加入固体交联剂KCl，并于室温下搅拌10min～30min，得到废纸纤维素溶液；

步骤2.3，将步骤2.2中得到的废纸纤维素溶液于-25℃～-20℃的条件下冷冻24h，之后在20℃～25℃的条件下解冻3h～4h，使其凝胶化，之后放入乙醇浸泡24h～48h，之后再放入去离子水中浸泡24h～48h，得到复合水凝胶，最后再进行冷冻干燥，得到废纸纤维素复合气凝胶。