[发明专利]一种粘土/碳气凝胶材料的制备方法

说明书

本发明属于资源利用领域，涉及具有吸附作用的粘土/碳气凝胶的制备，尤其涉及一种利用废旧纺织品制备具有吸附作用的粘土/碳气凝胶的方法。所述制备方法为：首先将棉、麻、丝、毛等天然纤维的废旧纺织品进行洗涤、剪碎处理，将碎片加入到水中进行机械均质化处理；随后加入粘土粒子和交联剂搅拌均匀，用液氮冷冻后形成冷冻凝胶；经过冷冻干燥后得到气凝胶；最后将所述气凝胶经预氧化、碳化处理，得到具有吸附作用的气凝胶。本发明制得的粘土/碳气凝胶一方面可以在一定程度上实现废旧纺织品的高值化利用；另一方面交联型碳气凝胶有一定的机械强度，使用过程中不易破碎，作为一种新的吸附材料，在吸附废水中的有害有机物和重金属从而净化水质方面有广泛的应用前景。

技术领域

本发明主要涉及材料技术领域，是一种废旧纺织品的高值化利用纤维，并可用于吸附领域的粘土/碳气凝胶材料的制备方法。

背景技术

在时代飞速发展的同时，全球也面临着资源紧缺、环境污染等严峻的问题，其中每年产生的棉、麻、丝、毛等天然纤维的废旧纺织品数量已经引起了各方关注，除了工业生产中的加工废料及残次品外，日常生活中所淘汰的衣物、家纺用品等纺织品总量也不断攀升。现如今对其处理手段大部分还停留在焚烧、掩埋等阶段，造成极大的资源浪费和环境污染。虽然我国纺织企业在废旧纺织品再利用事业上取得了一定的成绩，但在把废旧纺织品进行高效率的循环利用方面存在很大缺陷，因此探索废旧纺织品高值化利用具有重要意义。

印染废水含有带偶氮键、多聚芳香环的复杂有机物以及重金属离子，其排放后会对水中植物、微生物和鱼类都有毒害作用，甚至某些有毒、难降解有机染料会对人类健康产生危害。印染废水的处理方法有很多，常用的有氧化还原法、光催化降解法、离子交换法和物理吸附法等。染料分子的结构一般比较稳定，很难被降解或氧化，有些染料降解后也会产生致癌和有毒物质，因此，普通的化学或生化方法对有些印染废水的处理比较困难，而吸附法处理染料具有较大的优势，受到人们的广泛关注。目前工业中常用的商业吸附剂活性炭具有极为发达的内部孔隙结构和较高的比表面积，吸附脱色性能卓越，可吸附水中的多种有机物和金属离子。但活性炭存在容易分散、损失、污染环境及过滤操作复杂等缺点。碳气凝胶结合了气凝胶独特的结构和碳材料优良且稳定的物理特性，具有超强的吸附性能。虽然碳气凝胶具有吸附性能且不易分散，但是大多数碳气凝胶在水中的骨架稳定性还是有所欠缺。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对上述现有方法中的不足，本发明的第一目的提供一种高值化利用棉、麻、丝、毛废旧纺织品制备多孔气凝胶材料。

本发明的第二目的提供一种具有吸附性能且在水中的骨架稳定性良好的粘土/碳气凝胶材料。

为了实现上述目的，本发明提供一种的粘土/碳气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)在棉、麻、丝、毛等天然纤维的废旧纺织品中加入洗涤剂进行清洗；再用水进行二次洗涤；

(2)将步骤(1)得到的废旧纺织品置于烘箱中，烘箱温度为60℃，干燥后剪碎；

(3)将步骤(2)得到的纺织品碎片加入水中，对其进行均质化处理，得到含有纤维和水的混合物；

(4)在步骤(3)得到的混合物中加入粘土粒子和交联剂，加入磷酸调节PH值为3-4，为交联提供酸性环境，在机械搅拌器上高速搅拌30-80min，转速为1200rpm，搅拌均匀后得到均质悬浊液；

(5)将步骤(4)得到的悬浊液在-196℃的液氮中进行冷冻后得到冷冻凝胶；

(6)将步骤(5)得到的冷冻凝胶在冷冻干燥机中干燥，冷冻干燥温度为-80℃～-50℃，冷冻干燥时间为48～96h，脱除凝胶中的溶剂，形成气凝胶；