[发明专利]一种柚子皮/凹凸棒复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种柚子皮/凹凸棒复合材料的制备方法。制备方法如下：首先，将改性凹凸棒利用超声设备分散得到凹凸棒悬浮液，然后将活化的柚子皮加入到凹凸棒悬浮液中进行超声分散得到混合悬浮液；进一步对混合悬浮液进行搅拌，抽滤，洗涤，将滤饼经干燥，制得柚子皮/凹凸棒复合材料。本发明以廉价易得的柚子皮和凹凸棒为原料，制备了一种高效的环保型吸附剂，提供了一种成本低廉、简便易操作的制备方法。本发明方法具有吸附性能高、易于分离、合成方法简单的优势。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域和废水处理技术领域，尤其涉及一种复合材料的制备方法及应用。

背景技术

柚子皮是一种三维孔隙结构的生物质，约占柚子果实质量的30%，其孔隙率高，表面较粗糙。研究表明（P. Methacanon, J. Krongsin, C. Gamonpilas, Food Hydrocoll. 2014, 35, 383-391.），柚子皮表面含有大量的活性官能团，如羟基和羧基，可以通过离子交换、络合等方式与重金属离子结合。不管从物理结构还是化学组成方面来看，柚子皮都是一种很好的吸附材料。Zhu等（J. Zhu, Q. Liu, Z. Li, J. Liu, Dalton. Trans. 2017,46 (2), 420–429.）报道了采用碱活化和高温处理工艺制备柚子皮生物碳移除U(Ⅵ)，吸附量可达238.09 mg/g。Zhao等（T. Zhao, Y. Yao, D. R. Li, Sci. Total. Environ.2018, 640, 73-79.）采用低温（250 ℃）一步法合成了生物炭，分别用于吸附废水中的Ag(Ⅰ)(137.4 mg/g)和Pb(Ⅱ)(88.7 mg/g)。这些研究表明柚子皮在废水处理领域有很大的优势。尽管柚子皮生物炭对金属离子具有较高的吸附能力，但它也不得不消耗大量的电能。近年来，通过与其它材料复合来提高另一材料的性能的方式被越来越多的研究人员认可（Z.Lu, Z. Hao, J. Wang, J. Ind. Eng. Chem.2016, 34, 374-381; D. Pan, Q. Fan, F.Fan, Sep. Purif. Technol.2017, 177, 86-93.）。因此，通过将柚子皮和其它材料复合，有望成为更加低能耗途径获取高效、环保的柚子皮基复合材料吸附剂的方法。

凹凸棒作为一种典型的一维纳米材料，由于其价格低廉、内部孔隙丰富、活性部位多、比表面积高等优点，在治理废水领域都得到了越来越多的关注(H. Chen, A. Q. Wang,J. Colloid. Interf. Sci. 2007, 307,309-316.)。但是，凹凸棒通过强氢键和静电作用容易产生团聚，不利于其在吸附过程中的应用。通常，将凹凸棒和其他材料复合能够很好的解决凹凸棒团聚的问题，极大的发挥凹凸棒的性能（Y. S. Liu, P. Liu, Z. X. Su,Appl. Surf. Sci. 2008, 255, 2020-2025.）。此外，中国专利CN 108816200 A提供一种以柑橘类果皮提取物、凹凸棒和木质素磺酸盐为原料制备一种用于吸附人工湿地土壤中重金属的吸附剂，具有较好的吸附效果。然而，关于制备柚子皮/凹凸棒复合材料还未有报道。本发明以廉价易得的柚子皮和凹凸棒为原料，制备了一种高效的环保型吸附剂，提供了一种简便易操作的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种柚子皮/凹凸棒复合材料的制备方法。本发明提供的制备方法流程简单低耗，原料价廉易得。复合材料之间以静电作用结合，明显改善了凹凸棒之间的团聚问题，使得凹凸棒均匀的分散在柚子皮表面，更好的发挥二者的协同作用。所制得的复合材料具有吸附能力高，易于分离的优点，实现了对废水的环保、高效处理。

一种柚子皮/凹凸棒复合材料的制备方法，其主要步骤如下：