一种颗粒状细菌纤维素负载纳米零价铁复合材料及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110902800A(43)申请公布日2020.03.24(21)申请号201911233356.9C02F101/20(2006.01)(22)申请日2019.12.05(71)申请人中国人民大学地址100872北京市海淀区中关村大街59号(72)发明人程荣姜培文康敉张莹莹石磊郑祥朱燕(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人关畅(51)Int.Cl.C02F1/70(2006.01)C02F1/28(2006.01)B01J20/24(2006.01)B01J20/30(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种颗粒状细菌纤维素负载纳米零价铁复合材料及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种颗粒状细菌纤维素负载纳米零价铁复合材料及其制备方法与应用。它为细菌纤维素颗粒的表面及其内部孔隙负载纳米零价铁。其制备方法，包括如下步骤：(1)将细菌纤维素膜的颗粒浸泡在碱溶液中，进行丝光处理，得到丝光处理后的细菌纤维素颗粒；(2)除去步骤(1)中丝光处理后的细菌纤维素颗粒中残留的碱溶液；(3)将步骤(2)处理后的细菌纤维素颗粒与亚铁离子溶液混合，并在通入惰性气体时反应，即得到颗粒状细菌纤维素/纳米零价铁复合材料。本发明基于颗粒状的细菌纤维素能够快速、高效的负载纳米零价铁，并使其很难脱落；既达到了增强纳米零价铁去除重金属的反应活性和降低其副反应的目的，亦具备了易分离的特性。CN110902800ACN110902800A权利要求书1/2页1.一种颗粒状细菌纤维素负载纳米零价铁复合材料，它为细菌纤维素颗粒的表面及其内部孔隙负载纳米零价铁。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于：所述细菌纤维素颗粒中纳米零价铁的负载量为15～35％；和/或，所述细菌纤维素颗粒通过细菌纤维素膜得到；所述细菌纤维素膜选自醋酸菌属纤维素、土壤杆菌属纤维素和根瘤菌属纤维素中的至少一种；所述细菌纤维素颗粒的粒径为3～20mm。3.权利要求1或2所述颗粒状细菌纤维素负载纳米零价铁复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将细菌纤维素膜的颗粒浸泡在碱溶液中，进行丝光处理，得到丝光处理后的细菌纤维素颗粒；(2)除去步骤(1)中丝光处理后的细菌纤维素颗粒中残留的碱溶液；(3)将步骤(2)处理后的细菌纤维素颗粒与亚铁离子溶液混合，并在通入惰性气体时反应，即得到颗粒状细菌纤维素/纳米零价铁复合材料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述丝光处理的温度为60～90℃，时间为1～2h；所述碱溶液包括质量百分浓度为10～30％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中除去所述丝光处理后的细菌纤维素颗粒中残留的所述碱溶液按照如下1)或2)进行操作：1)对其用水搅拌清洗，后加入到乙醇里脱水搅拌萃取，用滤纸擦干；2)先挤出其中残留的水分，后用水洗涤至中性。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)-1)中，所述搅拌清洗的次数为3～4次，搅拌速度为150～300r/min，搅拌时间为0.5～1h，经过所述搅拌清洗后静置0.5～1h；所述萃取的时间为1～2h。7.根据权利要求3-6中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述亚铁离子溶液选自硫酸亚铁溶液、氯化亚铁和硝酸亚铁中的至少一种；所述亚铁离子溶液的浓度为0.02～0.5mol/L；所述惰性气体为氮气或氩气；步骤(3)中所述反应的时间为1～3h，在搅拌条件下进行，搅拌速度为150～300r/min；和/或，-步骤(3)中在所述反应后还包括如下步骤：反应后将体系中溶液弃去，滴加含有BH4的溶液后反应，过滤其中黑色小颗粒用无氧水洗涤，然后在真空环境中冷冻干燥，即得到颗粒状细菌纤维素/纳米零价铁复合材料。-8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述含有BH4的溶液为硼氢化钠或硼氢化钾溶液；其浓度为0.1～0.5mol/L；--所述含有BH4的溶液中BH4离子与所述亚铁离子溶液中亚铁离子的摩尔量比大于1:1；-滴加完所述含有BH4的溶液后反应1～2h；用所述无氧水洗涤的次数为1～6次；和/或，2CN110902800A权利要求书2/2页所述冷冻干燥的条件如下：真空度10～30Pa，温度为-50～-55℃，干燥时间为6～24h。9.权利要求1或2所述颗粒状细菌纤维素负载纳米零价铁复合材料在吸附重金属离子中的应用；所述重金属离子包括锶离子、钴离子、镉离子、铜离子和铅离子中的至少一种。10.一种除去废水中重金属离子的方法，包括如下步骤：将权利要求1或2所述颗粒状细菌纤维素负载纳米零价铁复合材料加入含重金属离子的废水中，恒温震荡，即能除去废水中重金属离子