[发明专利]改性柠条纤维气凝胶的制备方法以及改性柠条纤维气凝胶

说明书

本发明公开了一种改性柠条纤维气凝胶的制备方法及其该制备方法制得的改性柠条纤维气凝胶。改性柠条纤维气凝胶的制备方法包括如下步骤：提供柠条锦鸡儿粉末；对柠条锦鸡儿粉末进行预处理，得到表面活化柠条纤维粉末；将表面活化柠条纤维粉末分散到分散液中，冷冻干燥后得到改性柠条纤维气凝胶；采用硅烷对改性柠条纤维气凝胶进行硅烷化疏水改性，得到改性柠条纤维气凝胶。结合测试例，改性柠条纤维气凝胶吸油材料能够较好的吸附水中多种轻油和重油，具有较好的净水效果。此外，改性柠条纤维气凝胶具有超轻密度、高孔隙率、高吸附容量、高循环能力的特点，其粗糙表面以及蜂窝状多孔网络结构显著提高材料的机械性能。

技术领域

本发明涉及污水净化材料技术领域，尤其是涉及一种改性柠条纤维气凝胶的制备方法以及该改性柠条纤维气凝胶的制备方法制得的改性柠条纤维气凝胶。

背景技术

海上/陆上石油勘探或运输活动中石油碳氢化合物意外泄漏到水生环境中会造成严重的陆地和环境危害，这促使研究人员不断寻找方法以清理泄漏的石油。气凝胶由于其三维多孔结构，具有密度低、比表面积大、吸附容量大的优点得到了广泛的关注。就油水选择性、疏水性、重复使用性和采收率而言，气凝胶已成为一种有效的吸附水环境中有机溶剂的吸附剂。中国专利CN114854081A公开了一种水下超疏油的木质素/纤维素高强度气凝胶及其制备方法与应用。中国专利CN114515551A公开了一种用于油水分离的石墨烯气凝胶复合材料的制备方法。中国专利CN112480464B公开了一种疏水木质素/纤维素气凝胶油水分离材料的制备方法。尽管目前取得了一些成功，然而，这些气凝胶的制备通常涉及有害或昂贵的前体、复杂的工艺和复杂的设备，所以有必要寻找一个绿色，环保和经济的方法来解决这个问题。

在材料本身环境友好性越来越引起关注的今天，用天然原料替代石油基原料来合成各种废水处理用新材料备受青睐。其中，利用“源于自然”的可再生生物质资源开发新型污染物修复材料，不仅可以降低成本、提高材料的环境友好性，而且还可以为地方资源的高值化利用提供新途径。我国西部地区可用于制备污水净化材料的生物质资源非常丰富。柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom,CK)是一种广泛种植的落叶灌木，具有生命力强、耐寒、耐高温、耐旱等能力。柠条锦鸡儿作为防风固沙、保持水土、改善生态环境的优良灌木，不仅在于其超强的耐贫瘠以及萌蘖再生能力，还在于其超长的生命周期，在含水率为4.08％的沙壤土中年均生长量可达67厘米。近年来，随着西部和北方地区的生态修复和绿化规模日益扩大，柠条锦鸡儿的种植面积逐渐扩大。目前，柠条锦鸡儿在内蒙古自治区的种植面积已达三千余万亩，每年由此产生的生物质柠条锦鸡儿残枝产量超过千万吨。但目前柠条锦鸡儿生物质资源大部分都被作为生物燃料焚烧，不仅没有高值化利用生物质资源，而且会排放大量的温室气体二氧化碳引起环境污染。所以，将柠条锦鸡儿不经过燃烧直接制备成有机-无机复合污水净化材料将其用于污染修复具有广阔的应用前景。

但目前还没有基于柠条锦鸡儿制备改性柠条纤维气凝胶的相关报道，也没有应用的先例。

发明内容

基于此，有必要提供一种基于柠条锦鸡儿的改性柠条纤维气凝胶的制备方法。

此外，还有必要提供一种用于制备上述改性柠条纤维气凝胶的制备方法制得的改性柠条纤维气凝胶。

一种改性柠条纤维气凝胶的制备方法，包括如下步骤：

提供柠条锦鸡儿粉末；

对所述柠条锦鸡儿粉末进行预处理，得到表面活化柠条纤维粉末；

将所述表面活化柠条纤维粉末分散到聚乙烯醇、单宁酸和黄原胶的混合水溶液中，冷冻干燥后得到改性柠条纤维气凝胶；以及

采用硅烷对所述改性柠条纤维气凝胶进行硅烷化疏水改性，得到所需要的改性柠条纤维气凝胶。