[发明专利]一种改性落叶松树皮木质陶瓷吸附材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种改性落叶松树皮木质陶瓷吸附材料及其制备方法。在利用坡缕石改性落叶松树皮制备木质陶瓷吸附材料的基础上，再添加氮化碳前驱体，以坡缕石为模板剂制得石墨相氮化碳。本发明原料价格低廉，成品性能优良，对城市污水有很好的处理效果，并易于回收。

技术领域

本发明涉及吸附材料领域，具体涉及一种改性落叶松树皮木质陶瓷吸附材料及其制备方法。

背景技术

随着全球范围内的工业化、城市化进程越来越快，环境污染愈加严重。城市污水含有较高的有机物，以及氮、磷、等无机物，还含有病原微生物和较多的悬浮物及重金属等，其深度处理与再生被认为是解决水资源短缺、城镇污水排放量增大最直接有效的方法之一。目前我国对于城市污水的处理大量采用活性炭法，成本较高，对氮磷等物质去除效果不好。

木质陶瓷是一种采用木材或其他木质材料，在热固性树脂中浸渍后真空碳化而成的新型多孔质碳素材料，是一种典型的资源节约型、环境舒适型材料。木质陶瓷具有质量轻、强度高、耐磨、耐热、耐腐蚀的特性，因其多孔结构可用作吸附材料，已被证明对重金属、苯酚等物质具有良好的吸附效果。木质陶瓷的制备原料主要为原木或中密度纤维板，近年来，也有学者对植物残渣制备木质陶瓷的工艺进行了研究，主要使用了甘蔗渣、秸秆、废弃木料、麦秆等，但所制备的木质陶瓷强度不高。专利CN108298983A《一种天然矿物改性木质陶瓷及其制备、应用》公开了一种用于水处理的天然矿物改性木质陶瓷及其制备方法，所制备的木质陶瓷对四环素、酸性橙Ⅱ、布洛芬、邻苯二酚有较理想的去除效果，抗折强度有所提高。张泽亚硕士论文(2015)公开了《基于纳米矿物的新型木质陶瓷吸附性能试验研究》，研究了木质陶瓷基凹凸棒石/针铁矿石复合材料的制备和性能，所制备的木质陶瓷吸附剂对城市生活污水二级处理出水中氮的吸附率达到55％、磷的吸附率达到98％、COD的去除率达到72％，但未考虑对污水中有害微生物的处理。

落叶松树皮是中国重要林业副产物之一，常被用作燃料、饲料、堆肥、造纸、吸附材料、栲胶生产原料等，此外对落叶松树皮中原花青素的提取为其高附加值利用提供了新的途径。提取原花青素后的落叶松树皮主要由纤维素和木质素组成，与常用木质陶瓷的原料木材、秸秆等主要成分基本相同，但落叶松树皮中木质素含量比纤维素含量高，木质素是生物质焦炭的主要来源。研究以提取原花青素后的落叶松树皮作为木质陶瓷主要原料将对落叶松树皮高附加值利用工艺闭环提供新方向。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种改性落叶松树皮木质陶瓷吸附材料及其制备方法。

本发明提供了一种改性落叶松树皮木质陶瓷吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

1.备料：将坡缕石粉碎并过100目筛，置于干燥箱50℃干燥12-36h，得到坡缕石粉，然后将落叶松树皮粉、坡缕石粉、0.02-0.2mol/L的亚铁盐溶液按质量比(1-5)：1：(5-15)混合，以500-2000rpm搅拌10-20min形成木质陶瓷粉基，再加入粘结剂和无水乙醇继续搅拌40-60min，置于干燥箱40-70℃干燥24h，得到混合料，所述木质陶瓷粉基、粘结剂、无水乙醇的质量比为(7-21)：(1-3)：1；

2.成型：将混合料加入预热后的模具，在80-120℃、40-80Mpa条件下热压铸成型，用凡士林作为脱模剂进行脱模，于鼓风干燥箱105℃干燥24-48h，得到坯体；

3.烧结：坯体放入高温管式炉，以200mL/min的流速通入氮气保护，然后以2℃/min升温至300℃，保温30min，再以2℃/min升温至450℃，保温30min，再以4℃/h升温至烧结温度，保温3-5h，烧结温度为500-600℃，之后控制降温速度为50℃/h，降温到500℃，再随炉自然冷却，得到改性落叶松树皮木质陶瓷吸附材料。

所述落叶松树皮粉的制备方法为：