高效除铬的纤维素基气凝胶小球及其制备方法、应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115124757A(43)申请公布日2022.09.30(21)申请号202210908300.4C08K5/5435(2006.01)(22)申请日2022.07.29B01J20/24(2006.01)B01J20/26(2006.01)(71)申请人江南大学B01J20/28(2006.01)地址214122江苏省无锡市滨湖区蠡湖大C02F1/28(2006.01)道1800号C02F1/70(2006.01)申请人昆明南方水务有限公司C02F101/22(2006.01)(72)发明人付少海唐春霞李萌王冬宗永忠(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211专利代理师彭素琴(51)Int.Cl.C08J9/28(2006.01)C08L79/02(2006.01)C08L1/04(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图5页(54)发明名称高效除铬的纤维素基气凝胶小球及其制备方法、应用(57)摘要本发明公开了一种高效除铬的纤维素基气凝胶小球及其制备方法、应用，属于材料技术领域，本发明以纤维素纳米纤维(CNF)为原料，以(3‑缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷(GPTMS)为交联剂将超支化阳离子聚合物聚乙烯亚胺交联到CNF上。将得到的混合物注入液氮快速冷冻，然后冷冻干燥得到直径为0.1～5mm的纤维素气凝胶小球。该氨基功能化的纤维素基气凝胶小球(CGP)可用于同时高效吸附‑还原‑隔离Cr(VI)。同时纤维素基气凝胶小球可重复利用、制备工艺简单、可操作性强、对环境友好，具有很好的应用前景。CN115124757ACN115124757A权利要求书1/2页1.一种高效除铬的纤维素基气凝胶小球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)纤维素水分散液的配制：利用TEMPO氧化体系处理纤维素得到纤维素浆料，接着将纤维素浆料破碎、过筛和稀释得到纤维素水分散液；其中纤维素水分散液中纤维素纳米纤维长度为50‑120μm，表面羧基官能团的含量为0.5～1.0mmol/g；(2)初级交联液的制备：将交联剂滴加至步骤(1)制得的纤维素水分散液中反应，得到初级交联液；所述交联剂包括(3‑缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、环氧氯丙烷、异氰酸酯、戊二醛中的至少一种；(3)纤维素预凝胶的制备：将氨基功能化物质滴加至步骤(2)制得的初级交联液中反应，得到纤维素预凝胶；其中，所述氨基功能化物质包括聚乙烯亚胺、2,3‑环氧丙基三甲基氯化铵、聚多巴胺、聚苯胺和尿素中的至少一种；(4)纤维素凝胶的成型：将步骤(3)制得的纤维素预凝胶在冷冻成型，得到纤维素凝胶小球；(5)纤维素基气凝胶的制备：将步骤(4)制得的纤维素凝胶小球干燥，得到纤维素基气凝胶小球；其中，控制纤维素纳米纤维:交联剂:氨基功能化物质的质量比为1:1:(1～1.5)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，纤维素水分散液中纤维素纳米纤维长度为50‑80μm，表面羧基官能团的含量为1.0mmol/g。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基功能化物质为分子量为700000～800000的聚乙烯亚胺。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制纤维素纳米纤维:交联剂:氨基功能化物质的质量比为1:1:1.5。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纤维素水分散液中纤维素纳米纤维长度为50‑80μm，表面羧基官能团的含量为1.0mmol/g；所述交联剂为(3‑缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷；所述氨基功能化物质为分子量为750000的聚乙烯亚胺。6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中的纤维素水分散液中纤维素的质量百分比浓度为0.5‑3％。7.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的反应时间为0.5‑5h。8.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)纤维素浆料的制备：将0.032g2,2,6,6‑四甲基哌啶‑1‑氧基和0.2gNaBr加入200mL水中，再加入2g纤维素，接着加入3.2g12wt％的NaClO水溶液，室温下搅拌10min，同时往反应体系中滴加1wt％NaOH水溶液；直至体系的pH值为10时停止反应，得到纤维素浆料；(2)纤维素水分散液的配制：将步骤(1)制备得到的纤维素浆料用均质机破碎10min，接着将破碎后的物质过140目筛，然后加入400g水中得到浓度为1.73wt％的纤维素水分散液；其中纤维素水分散液中纤维素纳米纤维长度约为50‑80μm，表面羧基官能团的含量为1.0mmol/g；(3)初级交联液的制备：室温条件下，将(3‑缩水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷滴加至步骤(2)制得的纤维素水分散液中