[发明专利]一种木质素磺酸盐-酚醛树脂基炭气凝胶微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种木质素磺酸盐‑酚醛树脂基炭气凝胶微球及其制备方法和应用。将木质素磺酸盐、酚类化合物、醛类化合物及多胺类化合物溶于水中，得到水相；将水相与非水溶性油相混合，在搅拌条件下进行聚合反应，聚合反应完成后，过滤分离，所得固体产物经过水封老化、干燥，得到干凝胶微球；所述干凝胶微球经过炭化处理，洗涤，即得具有宏观粒度小，微观孔结构发达，比表面积大，且含有极性基团和类分子印迹特异结构的木质素磺酸盐‑酚醛树脂基炭气凝胶微球，该炭气凝胶微球材料可以用于重金属的选择性高效吸附，特别适合用于重金属污染土壤修复，且炭气凝胶微球的制备原料来源广泛、成本低廉，有利于大规模生产和应用。

技术领域

本发明涉及一种炭气凝胶微球材料，特别涉及一种通过油水两相悬浮聚合合成的具有微球形貌、比表面积大、孔隙发达，且具有分子印迹特异结构的木质素磺酸盐-酚醛树脂基炭气凝胶微球材料，还涉及木质素磺酸盐-酚醛树脂基炭气凝胶微球材料在重金属污染土壤修复中的应用，属于生态环境治理领域。

背景技术

与常见的块状气凝胶不同，微球状气凝胶，或称气凝胶微球，也称微气凝胶，是一种特别的新材料，它既由纳米级材料构建，又有微米级尺寸(通常在1～1000μm之间)，同时还具备和宏观大块状气凝胶一样的三维网络多孔结构。将气凝胶制备成气凝胶微球，可以拓展气凝胶的潜在应用范围，如超级吸附剂、药物/催化剂载体、功能性复合物颗粒、渗透膜等。这是由于气凝胶微球相较于气凝胶块体具有一系列更优异的性质，例如：作为催化剂载体，具有更大的比表面积，能提供更多的活性反应中心；作为填充材料，具有流动性好易于均匀分散，不易引起应力集中等性质。因此，能在很大程度上提高气凝胶的使用效率和拓宽气凝胶的应用领域。由于气凝胶本身的特性(高孔隙率、网络结构等)，采用传统机械加工的方式不易得到气凝胶微球。因此，一般不先制备大块状气凝胶，再通过机械加工制备气凝胶微球，而是原位制备微球状气凝胶。通常而言，气凝胶微球的制备方式一般是首先通过乳液法、喷雾法或球滴法制备有机/水凝胶微球，再通过超临界CO₂干燥、冷冻干燥等干燥方式使微球中的溶剂替换为空气，从而得到具有复杂开孔结构的气凝胶微球。