[发明专利]复合气凝胶及其制备方法以及复合水凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种复合气凝胶及其制备方法以及复合水凝胶及其制备方法。该复合气凝胶包括微晶纤维素材料和MXene。MXene均匀地分散在所述微晶纤维素材料中。其中，MXene的层间距为1.43‑1.50nm。该复合气凝胶中MXene的层间距极大地增大，增大了MXene与染料接触的比表面积使得吸附量显著增加。该复合气凝胶是这样制备的：向MXene水溶液中加入微晶纤维素粉末，在110‑130℃油浴条件下搅拌反应至微晶纤维素粉末完全溶解后冷却至室温后冷冻干燥。该方法操作简单，可行性强，能够获得具有优异吸附功能的复合气凝胶材料，从而应用于染料吸附。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种复合气凝胶及其制备方法以及复合水凝胶及其制备方法。

背景技术

染料废水是指用苯、甲苯及萘等为原料经硝化、碘化生产中间体，然后再进行重氮化、还原、偶合、硫化以及酸(盐)析反应制造染料、颜料生产过程中排出的废水。

人们一般用5日生化需氧量与化学需氧量的比值：BOD5/COD来评价污水可生化降解性，B/C比值越高说明可生化降解性越高。其中，BOD5(Biochemical Oxygen Demand):5日生化需氧量或生化耗氧量(mg/L)，表示水中有机物等需氧污染物质的量，其值越高说明水中有机污染物质越多，污染越严重；COD(chemical Oxygen Demand)：化学需氧量(mg/L)，是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。另外，由于不同种染料还含有重金属污染物、酸碱污染物等，这些也都是评价染料废水污染程度的指标之一。

其危害如下：

(1)色度高：废水中的染料能吸收光线，降低水体的透明度，大量消耗水体中的氧，造成水体缺氧，影响水生生物和微生物的生长，破坏水体自净[1]。

(2)有机物：染料废水有机物含量高，有机物降解过程中大量消耗水体中溶解氧，易造成水体缺氧，影响水生物生存，造成水体富营养，水质下降[3]。

(3)毒性：染料是有机芳香族化合物苯环上的氢被卤素、硝基、胺基等取代以后生成的芳香族卤化物、芳香族硝基化合物、芳香族胺类化学物、联苯等多苯环取代化合物，生物毒性都较大，有的还是“三致(致癌、致畸、致突变)”物质，对人体健康有严重的负面影响；染料中存在的重金属，如铬、铅、汞、砷、锌等重金属盐类无法生物降解，可在自然环境中长期存在，并通过食物链不断传递，在人体内积累，进而引发水俣病、骨痛病等，甚至导致死亡。

因此，如果染料废水不加处理直接排放，将会对本就日益紧张的饮用水源造成极大的威胁。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种复合气凝胶，能够用于处理染料废水。

本发明的第二目的在于提供一种复合气凝胶的制备方法，能够获得吸附性能优异的复合气凝胶。

本发明的第三目的在于提供一种复合水凝胶。

本发明的第四目的在于提供一种复合气凝胶的制备方法。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种复合气凝胶，包括：微晶纤维素材料和MXene；MXene均匀地分散在微晶纤维素材料中；其中，MXene的层间距为1.43-1.50nm。

一种复合气凝胶的制备方法，包括以下步骤：向MXene水溶液中加入微晶纤维素粉末，在110-130℃油浴条件下搅拌反应至微晶纤维素粉末完全溶解后冷却至室温后冷冻干燥；其中，MXene均匀地分散在微晶纤维素中；MXene的层间距为1.43-1.50nm。

一种复合水凝胶的制备方法，向MXene水溶液中加入微晶纤维素粉末，在110-130℃油浴条件下搅拌反应至微晶纤维素粉末完全溶解后冷却至室温。