二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法
【专利摘要】本发明涉及材料制备方法，具体为二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法，纤维素配制纤维素悬浮液，用超声细胞粉碎仪以1000w超声1h，制备成纤维素纳米纤维；将10mmol碱性高锰酸钾溶于100mL水，向其中加入300mL 1wt％的纤维素纳米纤维；室温搅拌8h，水洗除杂，浓缩成浆。该方法原料纤维素来源广泛，是绿色可持续资源，使用二氧化锰原位长在纳米纤维素纤维上，不用再添加还原剂，合成成本低，过程简单。通过调节pH可实现二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物对亚甲基蓝的吸附和氧化脱色的转换，制备得到的二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物对亚甲基蓝的脱色效率高，脱色剂使用量小。在工业废水处理，环境修复方面具有良好的应用前景。
【专利说明】
二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及材料制备方法，具体为二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法。
技术背景
[0002]据报道，每年全世界生产近7X 15吨染料。因一些染料具有色度高、浓度大、毒性强、难降解、水质水量波动大且不稳定等特点，致使染料废水处理难度大。而染料废水的超标排放不仅造成严重的环境污染，而且对人体健康甚至生命安全构成威胁。因此，如何对废水中染料进行高效的去除处理是一个亟待解决的问题。虽然絮凝，过滤，电化学吸附及光氧化等各种染料去除物理或化学方法得到了广泛研究。然而，一种低能耗，低成本的离子染料脱色材料仍然对于环境修复仍然是一个严峻的挑战。最近，纳米科技表明很多水处理问题可以通过纳米吸附剂，纳米催化剂，生物纳米粒子或纳米结构膜等得到改善。其中，纳米二氧化锰作为有机污染物的吸附剂和催化剂，可以在较低的温度下吸附继而催化氧化有机染料。
[0003]对于亚甲基蓝等离子染料的脱色去除，纳米二氧化锰可以起到多方面的作用:(i)作为催化剂催化双氧水，氧气或者TBHP等氧化剂染料；(i i)物理吸附；(i i i) 二氧化锰自身直接作为氧化剂氧化染料。然而，大部分合成的二氧化锰为粉末状，这极大限制了它在工程上的应用:(i)难以固液分离；(ii)难以回收脱色材料；(iii)容易团聚从而降低染料和脱色剂的接触面积，脱色效率降低。
[0004]纳米粒子的聚集和粉尘污染可以通过将纳米粒子固定在其他基体上来避免。纤维素作为最重要的天然高分子材料之一，近乎取之不尽，用之不竭，是工业生产中的重要的可持续资源。纤维素纳米纤维由于其特殊的纳米尺寸结构和流变学性能，高的比表面积(气凝胶为400-500m2.L—工)，低密度(0.004g.cm—3)，优异力学性能和光学性能，环境友好等特点，被广泛应用作载体材料。
[0005]因此，采用纤维素纳米纤维网状结构为支撑，将片层状二氧化锰原位长在纤维素纳米纤维表面，避免了粉尘污染问题的同时，也实现了纤维素资源的高值化利用，所合成的杂化材料可以使废水中的离子染料快速氧化退色和吸附退色。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是实现纳米纤维素的高值化应用，合成一种二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物，高效节能的解决离子染料废水净化问题。
[0007]本发明的目的由以下技术措施实现。
[0008]二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法，包括以下步骤:
[0009](I)纳米纤维素的制备
[0010]纤维素配制纤维素悬浮液，用超声细胞粉碎仪以100w超声lh，制备成纤维素纳米纤维；
[0011 ] (2) 二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物的制备
[0012]高锰酸钾:碱的摩尔比=1:1配制碱性高锰酸钾，将1 m m ο I碱性高锰酸钾溶于10mL水，向其中加入300mL Iwt %的纤维素纳米纤维;室温搅拌8h，水洗除杂，浓缩成浆。
[0013]所述的纤维素来源为废旧棉纤维、竹浆、木浆、纸板、滤纸。
[0014]所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾的一种。
[0015]本发明提供的二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法，原料纤维素来源广泛，是绿色可持续资源，使用二氧化锰原位长在纳米纤维素纤维上，不用再添加还原剂，合成成本低，过程简单。通过调节PH可实现二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物对亚甲基蓝的吸附和氧化脱色的转换，制备得到的二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物对亚甲基蓝的脱色效率高，脱色剂使用量小。在工业废水处理，环境修复方面具有良好的应用前景。
【附图说明】
[0016]图1为实施例中间产物及其最终产物的XRD图谱；
[0017]图2为实施例中间产物及其最终产物的透射电子显微镜视图；
[0018]图3为实施例产物对亚甲基蓝的吸附脱色效果-室温下不同时间的紫外吸收光谱。
【具体实施方式】
[0019]下面通过实例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可根据上述内容对本发明做出一些非本质的改进和调整。
[0020]实施例1
[0021 ] 二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法，包括以下步骤:
[0022](I)纳米纤维素的制备
[0023]废旧棉纤维配制纤维素悬浮液，用超声细胞粉碎仪以100w超声lh，制备成纤维素纳米纤维；
[0024](2) 二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物的制备
[0025]高锰酸钾:氢氧化钾的摩尔比=1:1配制碱性高锰酸钾，将1mmol碱性高锰酸钾溶于10mL水，向其中加入300mL Iwt %的纤维素纳米纤维;室温搅拌8h，水洗除杂，浓缩成浆，固含量9.3wt%。
[0026]实施例2
[0027]二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法，包括以下步骤:
[0028](I)纳米纤维素的制备
[0029]竹浆、木浆纤维素配制纤维素悬浮液，用超声细胞粉碎仪以100w超声lh，制备成纤维素纳米纤维；
[0030](2) 二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物的制备
[0031 ] 高锰酸钾:氢氧化钠的摩尔比=1:1配制碱性高锰酸钾，将1mmol碱性高锰酸钾溶于10mL水，向其中加入300mL Iwt %的纤维素纳米纤维;室温搅拌8h，水洗除杂，浓缩成浆，固含量9.3wt%。
[0032]对实施例1所得产物进行性能测试:
[0033]1、XRD观测晶型
[0034]图1的a、b、c分别为纤维素纳米纤维，二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物及从二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物中分离出的二氧化锰的XRD图谱，2Θ = 16°和22.4°为I型纤维素的特征峰，而c表明原位合成的二氧化锰为层状的水钠锰矿结构。
[0035]2、TEM微观形貌观测结果
[0036]图2的a，b分别为未经处理的纤维素纤维透射电镜照片和二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物透射电镜照片，对比可知，纤维素纤维仍然保持其纤维状结构，但部分颜色变深这是由于二氧化锰的附着造成的，但是DMAc/LiCl溶胀预处理后的纤维素纤维表面的褶皱和裂痕明显增多，这将更加有益与后续的机械剥离过程。图2中c和d为b的局部放大图，可以可到二氧化锰长在纳米纤维素纤维上，且为层状结构。
[0037]3、二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物对亚甲基蓝的脱色效果
[0038]初始浓度为80mg.L—1的亚甲基蓝溶液中加入25mg(以干重计)本实施例制得的二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物，调节初始PH值为9.6，以一定的时间间隔用针头过滤器过滤亚甲基蓝，测定亚甲基蓝的紫外吸收，图3为二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物对亚甲基蓝的吸附脱色效果-室温下不同时间的紫外吸收光谱。内嵌图为初始浓度为SOmg.L—1和5min中后的亚甲基蓝水溶液的实物图。由图3可知，该二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物可以使亚甲基蓝水溶液在5min内可达到澄清。
【主权项】
1.二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)纳米纤维素的制备 纤维素配制纤维素悬浮液，用超声细胞粉碎仪以100w超声lh，制备成纤维素纳米纤维； (2)二氧化锰/纤维素纳米纤维杂化物的制备 高锰酸钾:碱的摩尔比=I: I配制碱性高锰酸钾，将1mmol碱性高锰酸钾溶于10mL水，向其中加入300mL Iwt %的纤维素纳米纤维;室温搅拌8h，水洗除杂，浓缩成浆。2.根据权利要求1所述的二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法，其特征在于，所述的纤维素来源为废I日棉纤维、竹浆、木浆、纸板、滤纸。3.根据权利要求1或2所述的二氧化锰纤维素纳米纤维杂化物制备方法，其特征在于，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾的一种。
【文档编号】B01J20/24GK106000340SQ201610420938
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】蔡敦作, 张伟, 卢灿辉, 王雅茹
【申请人】石狮市三小福服饰有限公司