[发明专利]一种木纤维基复合海绵及其制备方法

说明书

本发明的木纤维基复合海绵及其制备方法，以木头为原材料，通过氢氧化钠和亚硫酸钠去除木质素，结合亚氯酸钠和过氧化氢氧化等方法制备了一种白色木纤维，将木质纤维溶解在去离子水中后，加入五水合硝酸铋，在将溴化钾溶液分散在上述溶液中，而后冷冻干燥得到纤维海绵；复合海绵表现出超亲水性和水下超疏油性，选择性分离分层的油/水混合物，也可用于分离水包油乳液，同时吸附水溶性有机污染物，分离效率与吸附效率高；再生的复合海绵仍然具有优异的可重复使用性和高效的分离乳液和染料吸附的性能。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及绿色纤维材料及环保材料领域，具体涉及一种木纤维基复合海绵及其制备方法。

背景技术

水是必不可少的资源，在人类生活中有着很重要的作用。但是，随着全球工业化的飞速发展，严重的水污染已经对人类和环境造成很大的威胁。处理具有复杂污染物的废水，尤其是乳化油和有机染料，是十分紧急的而且具有很大的挑战性。棘手的是含有复杂成分的乳化油/水混合物更难解决，因为表面活性剂具有两亲性介于水和油分子之间，导致多分子相互作用。另一方面，有机染料如罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)耐需氧消化且稳定归因于复杂有机分子的氧化剂染料的结构。在这方面，包括分离，萃取，气浮，离心和聚结剂有被开发出来，但是这些方法的缺点是能源消耗和二次污染的到来。此外，以及同样重要的是，由于不同的物理和化学特性在有机染料和一些油之间，一种方法通常可以重新移动两种污染物之一。因此，巨大的挑战在于如何设计多功能材料以同时重新移动两种类型的污染物，从而提高水的纯度实现高效的清理和收集。

海绵是三维多孔材料的潜在类型，具有许多有利的物理化学特性包括其低级密度，所需的生物安全性，操作简便且表面可调化学。高度重视海绵的使用，以提高可持续性发展，它比传统技术更有效的吸附特性可以去除两种类型的污染物。由于现在，随着海绵合成技术的发展和一系列方法的改进，出现了各种海绵，包括二氧化硅海绵，三聚氰胺/氧化石墨烯海绵，酚醛海绵和纤维素纤维海绵。纯硅胶海绵容易变质机械性能。氧化石墨烯海绵具有良好的耐腐蚀性，但操作复杂且消耗昂贵。与毒性更大的酚醛海绵相比，纤维素纤维海绵更容易获得，且可持续使用，化学性能稳定而且符合环保性可生物降解，有利于治理两种类型的污染物。不幸的是，这些纤维素纤维很容易受到吸附的有机染料的污染，从而导致其迅速减少通量和去除效率。其他缺点包括较低的可回收性和相对困难的处置能力，这可能会导致二次污染。随着废水排放量的迅速增加，设计再生纤维素纤维海绵非常必要。

近年来，由于不可再生资源储量的不断减少，拓展以再生原料的高附加值利用是国家可再生资源发展战略需要，是能源和新材料发展的热点领域之一。目前对于木材的开发利用，多是在宏观尺度进行加工，但是这些并没有更深层次地去挖掘木材的潜在价值。木材作为一种可再生资源，主要由平行的中空管组成，其中木质细胞壁由纳米复合材料层构成，而纳米复合材料层由木质素和半纤维素的水合基质中的取向纤维素微纤维组成。纤维素不仅具有来源广、无毒、生物相容性好、生物可降解性等优点，并且由于表面含有大量的羟基，易于改性，还可用于制备多功能材料。纤维素能替代价格昂贵、不可生物降解的人工合成材料(如：聚氨酯)，被称作极具潜力的新一代材料。而现在木材的拓展使用也主要针对木质素或半纤维素或纤维素，如果能对这些物质进一步纯化，将会大大增加木材在微观尺度的使用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种木纤维基复合海绵及其制备方法，制备方法简单，制备的复合海绵具有优异的可重复使用性、高效的分离乳液和染料吸附性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种木纤维基复合海绵的制备方法，包括以下步骤：

(1)将一定体积的木头用去离子水清洗，超声处理去除杂质后备用；按质量比为1:(1～4):(50～200)分别取亚硫酸钠，氢氧化钠和去离子水得溶液，将清洗过的木头置于溶液中水浴加热煮沸，去除大部分木质素，木头取出后用去离子水清洗表面残余物；