一种利用废花生壳制备气凝胶的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物质气凝胶制备技术领域，具体涉及一种利用废花生壳制备气凝胶的方法。
【背景技术】
[0002]中国是世界花生生产大国，年总产量达1450万吨以上，占世界总产量的42%，每年约产生450万吨花生壳。目前，花生壳除了少部分被用作饲料外，大部分被扔掉和烧掉，造成资源的极大浪费和环境污染。花生壳主要有纤维素、木质素和半纤维素组成，其中纤维素的含量可以达到45%左右，木质素的含量为32%左右，如果能对花生壳加以利用，则在资源再生与回收利用、变废为宝等方面具有重要而积极的意义。
[0003]气凝胶是一种多孔性材料，具有密度低、孔隙率高、比表面积大、孔隙尺寸小等特点。由于气凝胶材料的优良性能，气凝胶材料已在工业、农业、医药等领域得到了重要的应用。目前，制备生物质气凝胶的方法为LiCl/DMSO溶剂法，但是该方法所用溶剂有一定毒性和挥发性，是非绿色环保型溶剂，生物质气凝胶的制备过程中易造成环境污染。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供了一种制备工序简单、设备要求简单、制备成本低的制备气凝胶的方法。
[0005]本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是:一种利用废花生壳制备气凝胶的方法，包括以下步骤:
(1)、取花生壳在50-100°C温度下干燥，然后粉碎过180目筛，得到花生壳粉末，备用；
(2)、取步骤(I)的花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生壳溶液；
(3)、将花生壳溶液转移至模具中，置于-20°C到-100°C温度下冷冻12-48h，然后向冷冻成型的花生壳凝胶中加水，洗掉花生壳凝胶中的溶剂，得到花生壳水凝胶；
(4)、将步骤(3)的花生壳水凝胶置于-10到_60°C温度下冷冻6-24h，然后再转移至冷冻干燥机中进行冷冻干燥，干燥后得到海绵状、轻质多孔的气凝胶。
[0006]作为本发明一种利用废花生壳制备气凝胶的方法的进一步优化:所述1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮混合溶液中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的含量为 10-70%。
[0007]作为本发明一种利用废花生壳制备气凝胶的方法的进一步优化:所述步骤(2)中，花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮混合溶液的溶解温度控制在25-100°C。
[0008]作为本发明一种利用废花生壳制备气凝胶的方法的进一步优化:所述步骤(2)中得到的花生壳溶液中花生壳的浓度为1_4%。
[0009]有益效果本发明以农作物废弃物花生壳为原料制备生物质凝胶，实现了废物再利用，具有显著的经济效益和社会效益，制备过程中使用到的溶剂为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液，该溶剂溶解能力强、溶解温度低、并且无腐蚀性，因而，气凝胶的整个制备过程工序简单，不需要使用耐腐蚀设备，制备成本较低，投资成本较低，实用性强，易实现工业化推广。
【附图说明】
[0010]图1为本发明实施例1制得的气凝胶样品的截面在扫描电镜下图像；
图2为本发明实施例2制得的气凝胶样品的截面在扫描电镜下图像。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
一种利用废花生壳制备气凝胶的方法，包括以下步骤:
(1)、取花生壳在50-100°C温度下干燥，然后粉碎过180目筛，得到花生壳粉末，备用；
(2)、取步骤(I)的花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生壳溶液(花生壳的浓度为1-4%);
其中，1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮混合溶液中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的含量为10-70% ；
其中，花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮混合溶液的溶解温度控制在25-100°C ；
(3)、将花生壳溶液转移至模具中，置于-20°C到-100°C温度下冷冻12-48h，然后向冷冻成型的花生壳凝胶中加水，洗掉花生壳凝胶中的溶剂，得到花生壳水凝胶；
(4)、将步骤(3)的花生壳水凝胶置于-10到_60°C温度下冷冻6-24h，然后再转移至冷冻干燥机中进行冷冻干燥，干燥后得到海绵状、轻质多孔的气凝胶，将制得的气凝胶样品进行截面的扫描电镜检测，结果如图1所示。
[0012]实施例2
一种利用废花生壳制备气凝胶的方法，包括以下步骤:
(1)、取花生壳在50-100°C温度下干燥，然后粉碎过180目筛，得到花生壳粉末，备用；
(2)、取步骤(I)的花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生壳溶液(花生壳的浓度为1-4%);
其中，1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮混合溶液中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的含量为10-70% ；
其中，花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮混合溶液的溶解温度控制在25-100°C ；
(3)、将花生壳溶液转移至模具中，置于-20°C到-100°C温度下冷冻12-48h，然后向冷冻成型的花生壳凝胶中加水，洗掉花生壳凝胶中的溶剂，得到花生壳水凝胶；
(4)、将步骤(3)的花生壳水凝胶置于-10到_60°C温度下冷冻6-24h，然后再转移至冷冻干燥机中进行冷冻干燥，干燥后得到海绵状、轻质多孔的气凝胶。将制得的气凝胶样品进行截面的扫描电镜检测，结果如图2所示。
[0013] 实施例3
一种利用废花生壳制备气凝胶的方法，包括以下步骤:
(1)、取花生壳在50-100°C温度下干燥，然后粉碎过180目筛，得到花生壳粉末，备用；
(2)、取步骤(I)的花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生壳溶液(花生壳的浓度为1-4%);
其中，1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮混合溶液中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的含量为10-70% ；
其中，花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮混合溶液的溶解温度控制在25-100°C ；
(3)、将花生壳溶液转移至模具中，置于-20°C到-100°C温度下冷冻12-48h，然后向冷冻成型的花生壳凝胶中加水，洗掉花生壳凝胶中的溶剂，得到花生壳水凝胶；
(4)、将步骤(3)的花生壳水凝胶置于-10到_60°C温度下冷冻6-24h，然后再转移至冷冻干燥机中进行冷冻干燥，干燥后得到海绵状、轻质多孔的气凝胶。
【主权项】
1.一种利用废花生壳制备气凝胶的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)、取花生壳在50-100°C温度下干燥，然后粉碎过180目筛，得到花生壳粉末，备用； (2)、取步骤(I)的花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生壳溶液； (3)、将花生壳溶液转移至模具中，置于-20°C到-100°C温度下冷冻12-48h，然后向冷冻成型的花生壳凝胶中加水，洗掉花生壳凝胶中的溶剂，得到花生壳水凝胶； (4)、将步骤(3)的花生壳水凝胶置于-10到_60°C温度下冷冻6-24h，然后再转移至冷冻干燥机中进行冷冻干燥，干燥后得到海绵状、轻质多孔的气凝胶。2.如权利要求1所述一种利用废花生壳制备气凝胶的方法，其特征在于:所述1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮混合溶液中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的含量为 10-70%。3.如权利要求1所述一种利用废花生壳制备气凝胶的方法，其特征在于:所述步骤(2)中，花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮混合溶液的溶解温度控制在25-100°C。4.如权利要求1所述一种利用废花生壳制备气凝胶的方法，其特征在于:所述步骤(2)中得到的花生壳溶液中花生壳的浓度为1-4%。
【专利摘要】本发明涉及一种利用废花生壳制备气凝胶的方法，包括以下步骤：（1）、取花生壳干燥后粉碎，得到花生壳粉末；（2）、取花生壳粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生壳溶液；（3）、将花生壳溶液转移至模具中，置于-20℃到-100℃温度下冷冻12-48h，得到花生壳水凝胶；（4）、将步骤（3）的花生壳水凝胶置于-10到-60℃温度下冷冻6-24h，然后再转移至冷冻干燥机中进行冷冻干燥，得到气凝胶。本发明以农作物废弃物花生壳为原料制备生物质凝胶，实现了废物再利用，具有显著的经济效益和社会效益，工序简单，不需要使用耐腐蚀设备，制备成本较低，投资成本较低，实用性强，易实现工业化推广。
【IPC分类】C08L5/14, C08J9/28, C08L1/02, C08L97/00
【公开号】CN105037786
【申请号】CN201510537999
【发明人】许爱荣, 卢伟伟, 吴峰敏, 魏学锋
【申请人】河南科技大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月28日