本发明属于功能材料领域，具体涉及一种纤维素复合材料的制备方法。
背景技术：
纤维素是地球上最为丰富的天然有机可再生资源，主要来源于棉、木、麻和各种稻杆等植物纤维，常和半纤维素、木质素、果胶质等混合在一起构成植物纤维的主体。纤维素为高分子聚合物，以葡萄糖为单元，通过，糖苷键的互相连接，聚合而成的线型长链状大分子，其化学结构如图所示。从图中可以看出，纤维素因分子内含许多多孔、比表面积大的亲水轻基基团而具有一定的亲和吸附性，可直接将天然的纤维素物质作为吸附剂去除金属离子。。
天然纤维素对重金属离子具有一定的吸附能力，但并不很强，而且吸附容量小，选择性低，然而通过改性后的纤维素具有更好的吸附能力，因此，纤维素改性物成为一种性能极好的吸附性材料。聚谷氨酸是一种可由微生物合成的氨基酸聚合物结构中不仅具有大量-cooh反应活性基团，还有大量的-nh-活性基团，改性纤维素后对重金属阳离子的吸附能力大大增强，目前国内外的相关报道较少。将聚谷氨酸通过一定的方法嫁接到纤维素的表面，制备一种新型的纤维素改性材料，此外再对其赋予磁性，赋予红麻纤维素更好的物化性质，为红麻纤维素的在众多领域的应用提供更为广泛的途径。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，开发一种工艺简单和制备快速的红麻纤维素耦合材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种纤维素复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、制备或购买纤维素，制备碱化的纤维素；
步骤二、使用聚谷氨酸和碱化的纤维素制备纤维素/聚谷氨酸复合材料；
步骤三、将磁性粒子负载到纤维素改性材料表面制备磁性纤维素/聚谷氨酸耦合材料。
2.如权利要求1所述的纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，制备碱化纤维素的方法如下：
a.将红麻去皮后的茎，在70-90℃下烘干1-4h，研磨至100-150μm，再用超纯水清洗，50-75℃烘干1-3h，得到粉末产物
b.取粉末产物分散到正己烷中，粉末产物与正己烷的固液比为5-10：40-800g/ml30-60℃加热1-4h，去除植物蜡；
c.将脱蜡的红麻纤维加入到摩尔浓度为1-5mol/l的氢氧化钠溶液中，粉末产物与氢氧化钠溶液的固液比为5-10：400-600g/ml，20-30℃振荡10-48h后过滤得过滤产物，分别依次用超纯水、乙醇和甲醇清洗过滤产物，在50-70℃下烘干1-4h，冷却至室温获得碱化处理的红麻纤维素；
进一步的改进，所述步骤二中，纤维素/聚谷氨酸复合材料的制备方法如下：
d.称取碱化处理的红麻纤维素和聚谷氨酸，碱化处理的红麻纤维与聚谷氨酸的质量比为1-3:2-6；混合后在红外灯下研磨10-40min，得到均匀的细微粉末；
e.使用二甲亚砜为共溶剂，超声搅拌20-40min，使其均匀分散在二甲亚砜溶剂体系中，再利用油浴加热升温至110-125℃，搅拌，加浓硫酸作为催化剂，反应4-8h得到反应物，其中,浓硫酸与二甲亚砜溶剂的体积比为1-10:20；将得到的反应物过滤，滤渣依次利用乙醇、去离子水清洗至中性；
f.依次用乙醇和丙酮洗涤，再在70-85℃下烘干，制得改性后的纤维素/聚谷氨酸复合材料，细微粉末与二甲亚砜的固液比为：3-9:20g/ml。
进一步的改进，所述步骤三中，磁性纤维素/聚谷氨酸耦合材料的制备方法如下所示：
g.取fecl3·6h2o和/或feso4·4h2o的在室温条件下溶解于超纯水中得到混合溶液；在混合溶液中加入2-10g纤维素/聚谷氨酸复合材料，在水浴锅中控制温度为75-90℃搅拌1-4分钟，然后加入氨水调ph至9.8-10.2，继续搅拌35-50分钟，将得到的混合液冷却，分离沉淀物并洗涤，得到磁性纤维素/聚谷氨酸耦合材料，其中，纤维素/聚谷氨酸复合材料与超纯水的固液比为2-10:50-200g/ml；fecl3·6h2o和feso4·4h2o的摩尔比为0-0.02：0-0.01；fecl3·6h2o和feso4·4h2o的总量与超纯水的摩尔体积比为：0.001-0.03：50-200mol/ml。
试验中具体的物料用量范围和步骤如下所示：
提供红麻纤维素耦合材料的制备方法，首先利用已去皮的红麻茎制备纤维素，再利用聚谷氨酸制备纤维素改性材料，再将磁性粒子负载到纤维素改性材料表面制备磁性纤维素耦合材料，制备的磁性纤维素耦合材料具备更好的理化性质和易于固液分离与再利用，具体步骤如下：
(1)将红麻去皮后的茎，70-90℃下烘干1-4h，研磨至100-150μm，再用超纯水清洗，50-75℃烘干1-3h，将得到的粉末产物取5-10g分散到40-800ml正己烷中，30-60℃加热1-4h，去除植物蜡，再将脱蜡的红麻纤维加入到400-600ml摩尔浓度为1-5mol/l的氢氧化钠中，20-30℃振荡10-48h后过滤，用大量的超纯水、乙醇和甲醇清洗，在50-70℃下烘干1-4h，冷却至室温获得碱化处理的红麻纤维素。
(2)称取步骤(1)所得的红麻纤维素1.0-3.0g与2.0-6.0g聚谷氨酸(单体摩尔比约1:2.5-3)混合后在红外灯下充分研磨10-40min，得到均匀的细微粉末，用20ml二甲亚砜为共溶剂，超声搅拌20-40min，使其均匀分散在二甲亚砜溶剂体系中，在利用油浴加热升温至110-125℃，搅拌，加入1-10ml浓硫酸作为催化剂，反应4-8h，将得到的反应物过滤，滤渣利用乙醇、去离子水清洗至中性，最后用乙醇和丙酮一次洗涤，再在70-85℃下烘干，制得改性后的纤维素/聚谷氨酸复合材料。
(3)取0.005-0.02mol的fecl3·6h2o和0.001-0.01mol的feso4·4h2o在室温条件下溶解于50-200ml超纯水中，将得到的混合溶液加入到步骤(2)制备的1.0-4.0g纤维素/聚谷氨酸复合材料中，在水浴锅中控制温度为75-90℃迅速搅拌1-4分钟，然后迅速加入氨水调ph至9.8-10.2左右，继续搅拌35-50分钟，将得到的混合液冷却，分离沉淀物并洗涤，得到磁性纤维素/聚谷氨酸耦合材料。与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.本发明的纤维素耦合材料制备过程中使用的原料来源广泛，且价格低廉，主要原料均是常用的化工产品。
2.本发明的方法制备的产品无毒，对环境友好。
3.本发明的纤维素耦合材料的制备工艺简单、操作方便，易于实现工业化生产。
4.本发明的纤维素耦合材料具有巨大的比表面积，且表面活性基团丰富，且在溶液中可以快速的实现固液分离，为红麻资源化利用提供了新的途径。
附图说明
图1是本发明实施例2的纤维素复合材料在在不同吸附时间条件下对废水中六价铬的吸附变化曲线图。(图1的横坐标是ph,但根据叙述,应该是时间)
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
在说明书内容的反应条件范围内，选取某一值进行实例说明，其中在说明书范围内的条件均可制备得到本发明的磁性纤维素/聚谷氨酸耦合材料，具体实例如下：一种本发明所述的纤维素复合材料的制备方法：
红麻去皮后的茎，80℃干燥2h，粉碎机粉碎后再研磨，过100目筛，65℃干燥2h。取10g上述粉末分散到60毫升正己烷，50℃，3h，去除植物蜡，再将脱蜡的苎麻纤维加入500ml摩尔浓度为4mol/l的naoh中，25℃振荡24h，再将其过滤，用大量的超纯水、乙醇、甲醇清洗，再65℃烘干2h，冷却至室温得到碱化处理的红麻纤维素；
称取2.0g纤维素与4.0g聚谷氨酸(单体摩尔比约1:2.5-3)混合后在红外灯下充分研磨30min得到均匀细微粉末，用20ml二甲亚砜(dmso)为共溶剂，超声搅拌30min，使其均匀分散dmso溶剂体系中；油浴，升温至120℃，加热搅拌加入1ml浓硫酸作为催化剂，反应6h；将得到反应物过滤，滤渣利用乙醇、去离子水清洗，再用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，然后用去离子水洗涤至中性，最后用乙醇和丙酮依次洗涤、80℃烘干，制得改性后的聚谷氨酸/纤维素耦合材料；
取0.01mol的fecl3·6h2o和0.005mol的feso4·4h2o在室温条件下溶解于100ml超纯水中，将得到的混合溶液加入到上一步制备的2g纤维素/聚谷氨酸复合材料中，在水浴锅中控制温度为85℃迅速搅拌2分钟，然后迅速加入氨水调ph至10左右，继续搅拌45分钟，将得到的混合液冷却，分离沉淀物并洗涤，得到磁性纤维素/聚谷氨酸耦合材料。
上述制得的纤维素复合材料外观呈黑色，且具备磁性，可以快速的实现固液分离，可以应用于在众多领域。
实施例2：
本发明的磁性纤维素耦合材料用于水处理领域去除水中重金属离子，包括以下步骤：
取十个体积为50ml，初始浓度为100mg/l的待处理六价铬废水样品，用硝酸或氢氧化钠调节ph值到3，将实施例1制得的纤维素磁性复合材料添加到废水样品中，每升废水中的添加量以纤维素复合材料重量计为2g，将反应器置于转速为150rpm的恒温水浴振荡箱中，保持温度为30℃，振荡5min、10min、30min、1h、3h、6h、9h、12h、18h、24h后将纤维素复合材料与溶液分离，完成对六价铬废水的处理。溶液中剩余的六价铬的浓度使用紫外分光光度计进行测定，计算的吸附量结果见图1。
由图1可知，磁性纤维素耦合材料对六价铬离子的去除量随着时间的增加而增加且趋于平衡。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，与本发明构思无实质性差异的各种工艺方案均在本发明的保护范围。