[发明专利]一种木质素气凝胶吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种木质素气凝胶吸附材料及其制备方法和应用，属于水处理材料技术领域，该木质素气凝胶吸附材料包括以下原料及重量份数：N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)390‑920份；木质素100‑300份；甲单体100‑400份；催化剂0.1‑2份；氢氧化钠60‑170份；乙单体200‑600份；引发剂41‑100份。其制备方法包括：S1、改性木质素的制备；S2、A溶液的制备；S3、B溶液的制备；S4、木质素气凝胶的制备。所述木质素气凝胶吸附材料可应用于污水净化处理领域。本发明将木质素改性制备得到的木质素气凝胶具有三维网状结构，同时增加了吸附活性位点，实现对重金属离子的吸附和捕捉。

技术领域

本发明涉及水处理材料技术领域，更具体地说，它涉及一种木质素气凝胶吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着社会工业的不断发展，含重金属废水的排放给环境造成了极大的危害。采用多孔吸附材料是处理废水中的重金属离子的主要方式。常用的吸附材料有活性炭、天然吸附材料、生物质吸附剂等。活性炭主要用于吸附亚甲基蓝等有机成分，对重金属离子吸附效果有限。天然吸附材料如沸石因不可再生、杂质含量高、孔隙易堵塞、孔径不可控等缺点影响了其吸附效果。

生物质吸附材料是采用纤维素、木质素、农林废弃物等生物质制备的吸附材料，这些原料资源数量巨大且可再生，同时具有来源广、成本低、可降解等优点，可用于制备天然生物质基可降解吸附材料。木质素含有羟基、羧基、羰基等活性基团，其特殊的三维网络结构在化学改性后既可做为交联剂，又能与重金属离子形成物理吸附和鳌合作用，可有效吸附废水中的重金属离子且便于后续处理。目前木质素大部分只作为燃料在碱回收过程中烧掉或者随制浆废液排掉，不仅造成了资源的极大浪费，也会引起严重的环境污染。因此，采用木质素来制备吸附材料，不但可以解决废水中的重金属离子污染的问题，又可实现废弃资源的高值化利用。

有鉴于此，本发明提高一种新型的木质素气凝胶吸附材料及其制备方法和应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种木质素气凝胶吸附材料及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种木质素气凝胶吸附材料，包括以下原料及重量份数：

DMF390-920份；木质素100-300份；甲单体100-400份；催化剂0.1-2份；氢氧化钠60-170份；乙单体200-600份；引发剂41-100份。

进一步优选为：所述甲单体为烯属不饱和羧酸和烯属不饱和酸酐中的一种或多种。

进一步优选为：所述催化剂为吡啶、4-二甲氨基吡啶、4-甲基吡啶中的一种或多种。

进一步优选为：所述乙单体中至少含有一个双键，还含有羟基、羧基、胺基、酰胺中任一易于与金属发生鳌合的活性基团。

进一步优选为：所述引发剂为水溶性过氧类引发剂，或水溶性过氧类引发剂和水溶性还原类引发剂配合使用。

进一步优选为：所述水溶性过氧类引发剂为氢过氧类引发剂、过氧化二酰类引发剂中的一种或两种；和/或所述水溶性还原类引发剂为硫酸亚铁、亚硫酸钠中的一种或两种。

一种木质素气凝胶吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、改性木质素的制备

在反应釜中加入300-800份DMF和100-300份木质素，搅拌，直至木质素完全溶解，然后加入100-400份甲单体，并将0.1-2份催化剂溶解在90-120份的DMF中，溶解后再将其滴加到反应釜中，得到混合体系；

将混合体系在20-80℃下反应12-24h，加入稀盐酸，直至混合体系pH＝2，然后经过滤洗涤、离心、真空干燥后，得到改性木质素；

S2、A溶液的制备