一種復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及其制備方法，以重量計(jì)，將80-90份的胺化增強(qiáng)改性秸稈、1-10份的氧化石墨烯、1-10份的環(huán)糊精緩慢加入到浴比1:10-20的去離子水中，超聲處理1-24h，再經(jīng)冷凍干燥制得胺化增強(qiáng)改性秸稈/氧化石墨烯/環(huán)糊精復(fù)合材料。本發(fā)明以胺化增強(qiáng)改性秸稈為載體負(fù)載氧化石墨烯和環(huán)糊精，經(jīng)冷凍干燥制得胺化增強(qiáng)改性秸稈/氧化石墨烯/環(huán)糊精復(fù)合材料。該復(fù)合材料具備綠色環(huán)保、機(jī)械性能好、組織結(jié)構(gòu)規(guī)整、孔隙率高、吸附量大、吸附速度快、適用范圍廣、易于解吸，可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國的農(nóng)作物秸桿資源擁有量居世界首位。我國糧食的播種面積約為1.13億hm2，糧食總產(chǎn)量4.9億t，玉米、小麥等谷物秸桿總產(chǎn)量為5億t，加上其他作物的秸桿，每年生產(chǎn)秸桿6億t以上。雖然2.5億t用于造肥還田；0.48億t用于工業(yè)原料；1.8億t用于農(nóng)民生活燃料，但尚有1.2億t秸桿剩余，成為生活垃圾或白白燒掉。農(nóng)作物秸桿是地球上第一大可再生資源，是農(nóng)作物的重要副產(chǎn)品，焚燒造成了資源的巨大浪費(fèi)、并且向空氣中放出大量的二氧化硫、苯丙吡等有害物質(zhì)。充分挖掘秸桿的潛在價(jià)值，是近年來秸桿利用的主要發(fā)展方向。
[0003]隨著我國經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的快速發(fā)展，人口數(shù)量的不斷增長，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的加快推進(jìn)，涉及水污染的行業(yè)正保持著強(qiáng)勁的增長勢(shì)頭，水污染事件頻發(fā)，給環(huán)境和人們的健康帶來了嚴(yán)重的損害，治理水污染已經(jīng)成為一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)。
[0004]治理水污染的方法很多，傳統(tǒng)的有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、鐵氧體法、電解法、蒸發(fā)濃縮法、離子交換樹脂法等，但這些方法大多存在投資大、運(yùn)行成本高、操作管理麻煩、并且會(huì)產(chǎn)生二次污染和不能很好地解決水資源再利用等問題。而生物質(zhì)吸附劑具有吸附量大、吸附速度快、成本低、操作簡單、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。作為一種富含纖維素和木質(zhì)素的天然高分子材料，秸桿來源十分廣泛，將秸桿材料應(yīng)用于水處理中，制備高效環(huán)保的水處理劑無疑極具經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。
[0005]本公司于2013年9月2日申請(qǐng)了一項(xiàng)發(fā)明專利CN201310391613.8，依次通過秸桿原材料發(fā)酵預(yù)處理、陽離子型改性處理、陰離子型改性處理、堿化和交聯(lián)制備等工藝步驟的特殊設(shè)計(jì)和相關(guān)參數(shù)的特殊優(yōu)化，制備了一種吸附量大、吸附速度快、工藝流程成本低、工藝操作簡單、適合工業(yè)化生產(chǎn)且不產(chǎn)生二次污染的胺化增強(qiáng)改性秸桿吸附材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明在此基礎(chǔ)上，結(jié)合氧化石墨烯和環(huán)糊精，制備了一種復(fù)合吸附材料，提供一種復(fù)合材料及其制備方法。
[0007]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
將80-90份的胺化增強(qiáng)改性秸桿、1-10份的氧化石墨烯、1-10份的環(huán)糊精緩慢加入到浴比1:10-20的去離子水中，超聲處理l_24h，再經(jīng)冷凍干燥制得胺化增強(qiáng)改性秸桿/氧化石墨烯/環(huán)糊精復(fù)合材料。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述的胺化增強(qiáng)改性秸桿為秸桿原材料依次經(jīng)過陽離子改性、陰離子改性、堿化和交聯(lián)處理制備得到。詳細(xì)制備方法參見中國發(fā)明專利CN201310391613.8。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述的環(huán)糊精為α-環(huán)糊精，環(huán)糊精，Y-環(huán)糊精，δ-環(huán)糊精中的一種或多種。
[0010]作為優(yōu)選方案，冷凍干燥工藝條件為:在-50°C?-20°c的溫度條件下以速度為rc /min升溫至室溫，再干燥處理l_24h。
[0011]本發(fā)明的原理為:秸桿的纖維素和半纖維素被木質(zhì)素包裹，且高分子鏈間通過氫鍵作用緊密結(jié)合，結(jié)晶程度較高，因此秸桿材料通常具有水溶性差，反應(yīng)活性差等不足之處。將秸桿纖維素經(jīng)陽離子改性、陰離子改性、堿化和交聯(lián)處理后，可以破壞原有的有序結(jié)構(gòu)，引進(jìn)了陰離子基團(tuán)、陽離子基團(tuán)和氨基，提高了反應(yīng)性。氧化石墨烯是石墨烯的派生物，與石墨烯的結(jié)構(gòu)大體相同，其基面及邊緣含有大量羥基、羧基、羰基等功能性基團(tuán)。環(huán)糊精表面富含羥基等基團(tuán)。因而三者可以通過共價(jià)鍵、靜電引力、氫鍵等相互作用力產(chǎn)生緊密結(jié)合，形成復(fù)合材料。對(duì)水體中的雜質(zhì)、印染廢水、帶有正電荷或負(fù)電荷的污染物、重金屬離子等均具有良好的吸附效果，污水處理適用范圍廣。
[0012]本發(fā)明具有如下有益效果:(I)本發(fā)明所用材料均為天然物質(zhì)，來源豐富、價(jià)格低廉、綠色環(huán)保。(2)復(fù)合材料具有機(jī)械性能好、組織結(jié)構(gòu)規(guī)整、孔隙率高、吸附量大、吸附速度快、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)易于解吸，可重復(fù)利用。(3)制備的復(fù)合材料的吸附穩(wěn)定性、耐熱性、耐熱水性、均勻性和持久性都有很大的提高。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0014]實(shí)施例1:
將0.85g胺化增強(qiáng)改性稻桿、0.05g氧化石墨烯、0.1g的β -環(huán)糊精緩慢加入到浴比1ml的去離子水中，超聲處理2h，在-50°C的溫度條件下以速度為IV /min升溫至室溫，再干燥處理12h制得胺化增強(qiáng)改性秸桿/氧化石墨烯/環(huán)糊精復(fù)合材料。
[0015]實(shí)施例2:
將0.9g胺化增強(qiáng)改性稻桿、0.05g氧化石墨烯、0.05g的β -環(huán)糊精緩慢加入到浴比20ml的去離子水中，超聲處理10h，在-30°C的溫度條件下以速度為1°C /min升溫至室溫，再干燥處理1h制得胺化增強(qiáng)改性秸桿/氧化石墨烯/環(huán)糊精復(fù)合材料。
[0016]實(shí)施例3:
將0.8g胺化增強(qiáng)改性稻桿、0.1g氧化石墨烯、0.1g的β -環(huán)糊精緩慢加入到浴比15ml的去離子水中，超聲處理20h，在-20°C的溫度條件下以速度為IV /min升溫至室溫，再干燥處理24h制得胺化增強(qiáng)改性秸桿/氧化石墨烯/環(huán)糊精復(fù)合材料。
[0017]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，以重量計(jì)，將80-90份的胺化增強(qiáng)改性秸桿、1-10份的氧化石墨烯、1-10份的環(huán)糊精緩慢加入到浴比1:10-20的去離子水中，超聲處理一段時(shí)間，再經(jīng)冷凍干燥制得胺化增強(qiáng)改性秸桿/氧化石墨烯/環(huán)糊精復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，所述的胺化增強(qiáng)改性秸桿為秸桿原材料依次經(jīng)過陽離子改性、陰離子改性、堿化和交聯(lián)處理制備得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，所述的環(huán)糊精為α-環(huán)糊精，β-環(huán)糊精，Y-環(huán)糊精，δ-環(huán)糊精中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，超聲處理的時(shí)間為 l-24h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于，冷凍干燥工藝條件為:在_50°C?_20°C的溫度條件下以速度為1°C /min升溫至室溫，再干燥處理l_24h。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK104289198SQ201410565513
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】趙兵 申請(qǐng)人:蘇州正業(yè)昌智能科技有限公司