本技术介绍了一种纤维素基MOF复合气凝胶的制备技术,涉及将纤维素粉末与二甲基咪唑混合于去离子水中,随后分步添加硝酸钴和氯化锌,确保充分搅拌以形成均匀溶液。
背景技术
随着工业化的快速推进,大量工业废水被排放到水体中。这些废水中含有重金属、有机物、酸碱物质等有害成分,严重污染了水体。日前,用于水污染处理的方法主要有:化学沉淀法,化学药剂与金属离子生成沉淀,然后通过过滤去除;电吸附法,以阳极反应技术作为基础发挥作用,对于污水中的金属离子进行降解处理;生物法,利用微生物或植物降解水中的金属离子;吸附法,这种污水处理方法是通过物理和化学方法对于污水中的各种杂质进行吸附。当前化学沉淀法应用广泛,但是这种方法化学药剂耗量大,同时可能会生成其他物质对环境造成二次污染。而吸附法作为一种对环境友好的方法,有着许多优点,吸附法所使用的吸附剂,如活性炭等,在达到饱和后可以通过适当的方法进行再生或回收,减少了对环境的二次污染。
吸附剂材料的开发要注重其生态环保性。生物质是一种易得且对环境友好的材料,橘络中含有大量的纤维素以及少部分木质素,半纤维素,果胶,色素等天然高分子,可以利用组成中含有的羟基,羧基,氨基去吸附重金属。
纤维素是一种线性多糖,是地球上含量最丰富的聚合物之一。天然纤维素可以从棉花、亚麻、木材和橘皮等生物质材料中提取,这些材料具有可生物降解、生物相容性高和价格低廉的特点。尽管如此,它们在实际应用中仍面临一些挑战,如机械性能较弱、孔隙率较低等不足。为赋予纤维素材料更多功能,传统方法如物理吸附和化学表面改性已被广泛应用。天然纤维素纤维基材料因易获取、环保、加工性好和优异的物理力学性能,在日常生活中得到广泛应用。利用纳米结构材料对天然纤维进行表面改性,是实现纤维素基多功能集成的有效策略之一。
MOFs材料由金属离子或金属簇与有机配体配位构成的多孔结晶材料。MOFs材料具有非常高的比表面积和可调控的孔径大小,使其在储气、分离气体、吸附和药物释放等领域具有广泛应用前景。MOFs材料的孔径大小和结构可以设计调控,使其能够选择性吸附特定的物质。这使得MOFs材料对吸附分离具有很高的选择性,可以实现对不同气体、液体或离子的高效分离。
将MOF材料与纤维素结合的方式主要有两种,一种是直接负载法,通过预先合成MOF材料并加入到纤维素前体溶液中,这种方法的优点是操作简便,但MOF材料容易团聚。第二种是原位生长法,通过将纤维素浸渍到含有有机配体和金属离子的溶液中,在纤维素上原位生长MOF,这种方法的优点是减少合成MOF材料的用量并降低MOF的聚集程度,但MOF通常难以在表面生长,因此常在高温高压环境下生长。
实现思路