一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法及应用技术

本申请涉及土壤修复材料技术领域，更具体地说，它涉及一种导电聚合物

【技术实现步骤摘要】
一种导电聚合物
‑
纤维素复合材料的制备方法及应用


[0001]本申请涉及土壤修复材料
，更具体地说，它涉及一种导电聚合物
‑
纤维素复合材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]在被认定为污染的土壤中，金属和类金属污染物占82.4％，主要重金属污染物为镉(Cd)、镍(Ni)、铜(Cu)。
[0003]导电聚合物是一类具有共轭π键且经“掺杂”后由绝缘体变成导体或半导体的高分子聚合物，导电聚合物及其复合材料可用作吸附剂吸附染料和重金属。
[0004]活性炭纤维属于新一代多功能吸附材料，拥有较丰富孔隙结构的活性炭纤维可以按照使用环境做成多种形貌，活性炭纤维主要以毡、布、纸、蜂窝状等形态使用，具有较好的吸脱附性能，可多次重复利用且不产生二次污染。活性炭纤维由于具有优良的吸附性能，在大气治理、污水处理和土壤修复方面具有得天独厚的优势，所以近年来得到广泛应用。
[0005]电动力修复技术作为一种原位修复方法，是把电极分别放置在土壤中，将较低轻度的直流电压作用在电极上，土壤重金属等污染物质受电极间所形成电压梯度影响，会从土壤中解吸出来并富集到电极周边，从而达到了去除重金属污染的目的。因其对土壤破坏小、适用于低渗透土壤、污染物去除效率高等优点而受到越来越多的关注。
[0006]电动修复具有设备少、操作简便，不对土壤产生扰动、可原位修复等优点；但其有着效率低等缺点。而吸附法具有操作简单、效率高，能把重金属离子从土壤中分离出来等优点；但是当把吸附剂添加到土壤中后，会降低土壤的导电性能，进而降低修复效率的缺点，因此，增强吸附剂的导电性是急需解决的问题。

技术实现思路

[0007]本公开提供了一种导电聚合物
‑
纤维素复合材料的制备方法及应用，把导电聚合物
‑
纤维素复合材料应用到电动修复技术中，提高对重金属污染土壤的修复能力。
[0008]第一方面，本公开提供一种导电聚合物
‑
纤维素复合材料的制备方法，所述复合材料以活性炭纤维为原材料，制备出改性的纤维素材料；通过聚合法制备导电聚合物，即植酸掺杂的聚苯胺，并和所述改性的纤维素材料进行复合，制备出导电聚合物
‑
纤维素复合材料，所述导电聚合物
‑
纤维素复合材料联合电动修复技术用于对镉污染土壤进行修复。
[0009]通过NaOH和高温两步复合改性，最终获得改性的活性炭纤维ACF材料，制备了一种导电聚合物
‑
纤维素复合材料。
[0010]优选的，包括以下步骤：
[0011]S1：改性纤维素的制备，活性炭纤维(ACF)小块放入水中煮沸、搅拌，浸泡在NaOH溶液中，且置于管式加热炉中，在N2气保护下加热，制得ACF
‑
Na
‑
HT；
[0012]S2：导电聚合物的制备，在去离子水中加入苯胺和浓盐酸，超声10～30min后搅拌，再加入植酸溶液超声10～30min，制得混合溶液，随后将混合溶液置于冰水浴中并进行搅
拌，接着缓慢滴加过硫酸铵(APS)溶液制成导电聚合物溶液；
[0013]S3：导电聚合物
‑
纤维素的制备：向所述步骤S2制得的导电聚合物溶液中加入ACF
‑
NA
‑
HT，持续冰浴3～6h，然后将反应液进行抽滤，反复用去离子水和无水乙醇洗涤至滤出液为中性，将产物置于60～90℃烘箱中干燥12～24h，获得导电聚合物
‑
纤维素，记为P
‑
PANI/ACF。
[0014]优选的，所述S1中的改性纤维素的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)将活性炭纤维(ACF)剪成小块放入水中煮沸、搅拌1～2h，随后用去离子水冲洗ACF表面，直到滤液为中性，置于烘箱内120～150℃条件下干燥6～24h，取出密封干燥保存，记作ACF
‑
0；
[0016](2)称取1g
‑
5gACF
‑
0浸泡在100ml
‑
200mlNaOH溶液中，60～90℃恒温振荡1～3h，用去离子水冲洗干净至滤液为中性，于烘箱内120～150℃条件下干燥6～24h，记作ACF
‑
Na；
[0017](3)将ACF
‑
Na置于管式加热炉中，在N2气保护下以10℃/min加热至600～900℃，保温1～2h后，空冷，取出密封干燥保存，记作ACF
‑
Na
‑
HT。。
[0018]优选的，所述步骤S2中所述苯胺和植酸的质量比为3:1；所述苯胺和APS的摩尔比为1:1。
[0019]优选的，所述步骤S2和所述步骤S3中所述苯胺和ACF
‑
Na
‑
HT的质量比为1:1
‑
10。
[0020]优选的，所述步骤(2)中的所述NaOH溶液的浓度为1
‑
8mol/L。
[0021]第二方面，本公开提供一种导电聚合物
‑
纤维素复合材料的应用，具体的应用方法为：
[0022]A:应用装置由阴极室、阳极室、土壤室和直流电源组成,装置整体呈圆形，采用亚克力制成，高为10cm、直径为20cm，中间的阴极室是由内、外两个圆筒形的空心结构组成,阴、阳极分别为石墨和不锈钢，电极的规格为直径1cm的柱状,电极的布设为正六边形排列，阴阳电极之间的距离是8cm,整体装置搭建还需要多孔隔板、无纺滤布、蠕动泵和铜导线；
[0023]B:称取60mg/kg镉污染土壤后，以蒸馏水为土壤饱和液，搅拌均匀，静置24h后，土壤受到力的作用达到饱和，将其加入土样室中压实，为防止土壤进入阴极室，将无纺棉布置于阴极室外筒内壁，将所述ACF
‑
0、所述ACF
‑
Na
‑
HT、所述P
‑
PANI/ACF分别填充在阴极室外筒内，使其高度保持与土壤的高度一致；
[0024]C:将电场强度设定为2V/cm，通电时间为120h，在阴极室使用0.1mol/L柠檬酸作为实验中电解液，利用蠕动泵完成电解液的循环加入，间隔测定并记录电流变化；
[0025]D:将没有添加吸附剂的电动修复实验记为EKR
‑
1，添加吸附剂所述ACF
‑
0、所述ACF
‑
Na
‑
HT、所述P
‑
PANI/ACF的电动
‑
吸附联合修复分别记为EKR
‑
2、EKR
‑
3、EKR
‑
4。
[0026]使用正六边形多阳极电动修复实验装置，在阴极外圈设置吸附区，添加吸附剂。活性炭纤维表面均匀、窄而浅的微孔可以通过孔隙填充机制快速吸附重金属镉离子。镉阳离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电聚合物
‑
纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料以活性炭纤维为原材料，制备出改性的纤维素材料；通过聚合法制备导电聚合物，即植酸掺杂的聚苯胺，并和所述改性的纤维素材料进行复合，制备出导电聚合物
‑
纤维素复合材料，所述导电聚合物
‑
纤维素复合材料联合电动修复技术用于对镉污染土壤进行修复。2.根据权利要求1所述一种导电聚合物
‑
纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：改性纤维素的制备，活性炭纤维(ACF)小块放入水中煮沸、搅拌，浸泡在NaOH溶液中，且置于管式加热炉中，在N2气保护下加热，制得ACF
‑
Na
‑
HT；S2：导电聚合物的制备，在去离子水中加入苯胺和浓盐酸，超声10～30min后搅拌，再加入植酸溶液超声10～30min，制得混合溶液，随后将混合溶液置于冰水浴中并进行搅拌，接着缓慢滴加过硫酸铵(APS)溶液制成导电聚合物溶液；S3：导电聚合物
‑
纤维素的制备：向所述步骤S2制得的导电聚合物溶液中加入ACF
‑
NA
‑
HT，持续冰浴3～6h，然后将反应液进行抽滤，反复用去离子水和无水乙醇洗涤至滤出液为中性，将产物置于60～90℃烘箱中干燥12～24h，获得导电聚合物
‑
纤维素，记为P
‑
PANI/ACF。3.根据权利要求2所述一种导电聚合物
‑
纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1中的改性纤维素的制备方法，包括以下步骤：(1)将活性炭纤维(ACF)剪成小块放入水中煮沸、搅拌1～2h，随后用去离子水冲洗ACF表面，直到滤液为中性，置于烘箱内120～150℃条件下干燥6～24h，取出密封干燥保存，记作ACF
‑
0；(2)称取1g
‑
5gACF
‑
0浸泡在100ml
‑
200mlNaOH溶液中，60～90℃恒温振荡1～3h，用去离子水冲洗干净至滤液为中性，于烘箱内120～150℃条件下干燥6～24h，记作ACF
‑
Na；(3)将ACF
‑
Na置于管式加热炉中，在N2气保护下以10℃/min加热至600～900℃，保温1～2h后，空冷，取出密封干燥保存，记作ACF
‑
Na
‑
HT。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志鹏，万玉山，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：