[发明专利]一种生物质基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种生物质基复合材料的制备方法。本发明将带有丰富官能团的木质素磺酸钠、锌盐和2‑甲基咪唑基单体在溶剂中混合搅拌可制备生物质基复合材料即木质素磺酸钠/ZIF‑8复合材料。本发明的优点是利用木质素磺酸钠较强的亲水性和负电性可与锌盐配位络合进而与2‑甲基咪唑单体反应，所制备的木质素磺酸钠/ZIF‑8复合材料改善了ZIF‑8材料在水中的分散性减少团聚，可用于吸附分离水中污染物。

技术领域

本发明涉及制备一种生物质基复合材料实现快速、高效的吸附分离性能。本发明的生物质基复合材料利用木质素磺酸钠的亲水性及负电性改善ZIF-8纳米粒子的分散性，使其可与水中污染物充分接触以提高去除效率。

背景技术

近年来，我国经济取得长足的发展，但同时也带来了较大的环境污染。其中，纺织、造纸及化工等工业中排放的废水中含有大量的重金属离子及有机染料，这严重威胁了人们的身体健康和破环了生态环境。因此对废水中染料及重金属离子的高效、低成本去除已成为一个需要迫切解决的问题。现阶段对染液废水的处理主要使用吸附法将染液废水净化。活性炭是目前应用最广的吸附剂，但活性炭相对较高的价格、高的操作费用和再生所产生的问题阻碍了这项技术的大规模应用。若能开发产量大、高效吸附且成本低廉的吸附材料则意义重大。

木质素结构单元侧链上存在醇羟基，可同亚硫酸钠反应并易在α-碳原子上引入磺酸基团而生成木质素磺酸盐，木质素磺酸盐是具有三维网状结构的高分子芳香聚合物，分子中主要含有羟基、甲氧基、羧基、磺酸基、共轭双键等多种活性官能团。木质素磺酸盐分子中的亲水性很强的磺酸基以及疏水性的碳链和苯环，使其具有一定的表面活性，它在溶液中还能电离使自身带上负电荷，此外这些基团中的氧原子所含有的未共用电子对能和金属离子络合。类沸石金属-有机骨架(Zeolitic Imidazolate Frameworks，简称ZIFs)材料属于金属-有机骨架材料的一个子类，是由二价金属离子和咪唑类有机配体配位自组装形成的具有类似硅氧沸石拓扑结构的骨架材料。ZIFs材料的多孔结构和高稳定性使其可成为高性能分离材料，应用于吸附分离水中染料和重金属离子。然而疏水性ZIFs粉末在水溶液中分散性差不利于充分发挥其吸附性能。

若将木质素磺酸钠作为分散剂与ZIFs材料结合则可减少其疏水性，使其在水中的分散性得到改善。另外，木质素磺酸钠/ZIFs复合材料可结合两材料的优异吸附性能，增加两者的吸附量。

发明内容：

本发明提供基于木质素磺酸钠和ZIF-8型金属有机骨架材料制备一种生物质基复合材料，利用木质素磺酸钠的亲水性和负电性改善ZIF-8纳米粒子在水中的分散性，以快速高效吸附分离水中污染物。

为了达到上述目的，本发明提供了一种生物质基复合吸附材料的制备方法，其包括如下步骤：配制木质素磺酸钠水溶液，配制醋酸锌水溶液，配制2-甲基咪唑水溶液，将木质素磺酸钠溶液按一定比例加入锌盐溶液混合均匀并充分作用后，将2-甲基咪唑溶液按与醋酸锌摩尔比为10:1的配比加入上述混合液，在30℃、150r/min条件下搅拌3h；反应结束后，离心收集反应液中的棕色固体，并用去离子水和甲醇多次浸泡以除去未反应配体单体，所得提纯后的固体产物在80℃真空条件下干燥24h得到固体粉末状木质素磺酸钠/ZIF-8复合材料。

在上述一种生物质基复合吸附材料的制备方法中，优选地，所述木质素磺酸钠与锌盐的质量比为：1:1～1:10。

有益效果：

基于木质素磺酸钠较强的亲水性和负电性，其可与锌离子配位络合进而改善ZIF-8材料在水中的分散性减少团聚。本发明所制备的木质素磺酸钠/ZIF-8复合材料用于吸附分离水中污染物，可表现出快速、高效的吸附分离性能且高于ZIF-8材料。

具体实施方式：

本发明提供一种用于吸附分离水中污染物的生物质基复合材料及其制备方法。

对比例