一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶及其制备方法，属于复合材料技术领域。通过将香烟过滤嘴溶于所得氢氧化钠/尿素水溶液中，得到溶液体系；将所得溶液体系先冰冻后解冻，解冻后继续加入乙醇析出再生纤维素，得到含有再生纤维素的混合液；将所得含有再生纤维素的混合液通过离心洗涤后烘干，得到再生纤维素；将硝酸锌和2

【技术实现步骤摘要】
一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，涉及一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]纤维素气凝胶具有孔隙率高、高比表面积、低密度、良好的生物可降解性等优点，在力学、电化学、热学等领域具有一定的应用前景。纤维素气凝胶可以根据来源主要可分为天然纤维素气凝胶、纤维素衍生物气凝胶以及再生纤维素气凝胶。且通过改性、加载等方式可制备得到所需性能的复合气凝胶。
[0003]随着人类工业化的快速发展，不可再生资源日趋枯竭，环境污染和能源危机成为目前主要面临的两大问题。一是对环境污染的处理问题，工业发展带来的环境污染以及大量的生活垃圾、废弃物等对环境造成了很大的压力。二是利用天然来源、可生物降解、可再生的生物质资源已经收到了越来越多的关注。目前，已有相关研究报道可将一些废物资源转化为可利用的资源，并应用于各种领域，对于环境和资源两大问题都具有一定的意义。在日常生活中，丢弃的香烟过滤嘴随处可见，对环境造成了一定程度的污染。而目前香烟过滤嘴是由醋酸纤维素制备而成的，且醋酸纤维素是纤维素衍生物之一。醋酸纤维素溶于醋酸、丙酮等部分有机溶剂，因此，直接制备醋酸纤维素气凝胶的工艺较为复杂，也限制了其广泛的制备和应用。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶及其制备方法，解决了废弃香烟滤嘴无法高效再利用的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术公开了一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的制备方法，利用氢氧化钠、尿素和水配制氢氧化钠/尿素水溶液，将香烟过滤嘴溶于所得氢氧化钠/尿素水溶液中，得到溶液体系；将所得溶液体系先冰冻后解冻，解冻后继续加入乙醇析出再生纤维素，得到含有再生纤维素的混合液；将所得含有再生纤维素的混合液通过离心洗涤后烘干，得到再生纤维素；将硝酸锌和2
‑
甲基咪唑均匀分散于甲醇中得到混合溶液；将所得再生纤维素分散在所得混合溶液中得到反应体系，将所得反应体系先原位生成并加载MOF材料，再冷冻干燥，制得废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶。
[0007]优选地，按照氢氧化钠、尿素和水的投料比为7wt％：12wt％：81wt％，配制氢氧化钠/尿素水溶液，并于
‑
15～
‑
18℃温度下放置20～60min，得到氢氧化钠/尿素水溶液。
[0008]优选地，香烟过滤嘴、乙醇的用料比为1～5g：50
‑
200mL。
[0009]优选地，将所得溶液体系先冰冻后解冻，其具体操作包括：先于
‑
15～
‑
18℃温度下冰冻12
‑
24h，然后在常温下解冻。
[0010]优选地，所得混合液的离心操作参数包括：离心的转速为8000
‑
10000r/min，时间
5
‑
10min。
[0011]优选地，所得含有再生纤维素的混合液的烘干条件为60
‑
80℃。
[0012]优选地，硝酸锌、2
‑
甲基咪唑和甲醇的投料比为1
‑
4mmol：4
‑
16mmol：25mL。
[0013]优选地，原位生成并加载MOF材料的具体操作为：静置12
‑
24h；冷冻干燥的处理时间为24
‑
36h。
[0014]本专利技术公开了采用上述制备方法制得的一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0016]本专利技术公开了一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的制备方法，通过采用低温的氢氧化钠/尿素为醋酸纤维溶解体系，能够使废旧的香烟过滤嘴材料醋酸纤维在碱性环境中先进行了脱乙酰基、同时在低温条件下氢氧化钠和尿素形成大的溶剂分子使得纤维素大分子链被破坏两个过程从而实现溶解。因此能够有效避免现有技术中醋酸纤维等纤维素衍生物只溶于丙酮等有机溶剂的技术限制，本专利技术提供的溶解体系绿色环保，避免了有机溶剂的引入。同时，通过引入原位生长MOF材料ZIF
‑
8，可一步实现复合气凝胶的可控制备。因此，本专利技术所述制备方法具有绿色、环保、可控的优点，克服了醋酸纤维难以降解的技术障碍，进而解决了废弃香烟滤嘴无法高效再利用的问题。
[0017]本专利技术还公开了采用上述制备方法制得的一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶。所述废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶中，通过引入MOF材料ZIF
‑
8，能够极大程度上提高材料的比表面积和孔结构。此外，经相关测试表明，基于对废旧的香烟过滤嘴材料进行上述制备方法的改性，所得废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶具有低密度、高比表面积、和高孔隙率的性能优势，因此能够对有机染料具有良好的吸附能力，进而可应用于废水处理领域，在实现废弃香烟滤嘴高效再利用，达到更高的实际应用价值。
附图说明
[0018]图1是实施例1制备的废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的扫描电镜图；
[0019]图2是实施例3制备的废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的扫描电镜图；
[0020]图3是实施例5制备的废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的扫描电镜图。
具体实施方式
[0021]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0022]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品
或设备固有的其它步骤或单元。
[0023]本专利技术涉及一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶，将回收的香烟过滤嘴直接通过溶解再生得到废醋纤维基再生纤维素，并且通过原位生长在其表面加载MOF材料，结合冷冻干燥技术，一步得到废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶。
[0024]上述废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的制备方法，具体按照以下步骤实施：
[0025]步骤1，按照7wt％：12wt％：81wt％(氢氧化钠：尿素：水)制备50
‑
250mL氢氧化钠/尿素水溶液，将配置好的氢氧化钠/尿素水溶液放在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，利用氢氧化钠、尿素和水配制氢氧化钠/尿素水溶液，将香烟过滤嘴溶于所得氢氧化钠/尿素水溶液中，得到溶液体系；将所得溶液体系先冰冻后解冻，解冻后继续加入乙醇析出再生纤维素，得到含有再生纤维素的混合液；将所得含有再生纤维素的混合液通过离心洗涤后烘干，得到再生纤维素；将硝酸锌和2
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甲基咪唑均匀分散于甲醇中得到混合溶液；将所得再生纤维素分散在所得混合溶液中得到反应体系，将所得反应体系先原位生成并加载MOF材料，再冷冻干燥，制得废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶。2.根据权利要求1所述的一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，按照氢氧化钠、尿素和水的投料比为7wt％：12wt％：81wt％，配制氢氧化钠/尿素水溶液，并于
‑
15～
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18℃温度下放置20～60min，得到氢氧化钠/尿素水溶液。3.根据权利要求1所述的一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，香烟过滤嘴、乙醇的用料比为1～5g：50
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200mL。4.根据权利要求1所述的一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的制备方法，其特征在于，将所得溶液体系先冰冻后解冻，其具...

【专利技术属性】
技术研发人员：程有亮，张庆玲，方长青，石嘉钰，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：