本發(fā)明涉及改性納晶纖維素技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種石墨烯改性納晶纖維素的制備方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的水溶液中重金屬脫除方法主要有：化學(xué)沉淀法，離子交換樹脂法，吸附法等。吸附法工藝較簡(jiǎn)單、吸附容量大，吸附劑種類多，常用活性炭，凹凸棒土，硅藻土等。天然吸附材料（如殼聚糖，木質(zhì)纖維素等）吸附溶液中的重金屬離子報(bào)道很多。吸附法相對(duì)來說工藝和操作簡(jiǎn)單，且不易造成二次污染，來源廣，成本低廉等特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

納晶纖維素也被稱為纖維素納米晶體，是一種直徑為1～100nm，長(zhǎng)度為幾十到幾百納米的剛性棒狀纖維素，與普通的非納米纖維素相比，由于納晶纖維素的高純度、高結(jié)晶度、高楊氏模量、高強(qiáng)度和優(yōu)良吸附性能等特性，其在高性能復(fù)合吸附材料中顯示出巨大的應(yīng)用前景，現(xiàn)常利用其自身的吸附性能用于脫除溶液體系中的重金屬離子。

但目前納晶纖維素的吸附性能和對(duì)離子吸附的選擇性不高，只有在重金屬離子濃度較高的溶液體系中，才表現(xiàn)出較高的吸附容量，而事實(shí)上，各種酶解液體系中鹽分、氨基酸及多肽等濃度較高，而重金屬離子殘留水平通常不高，其吸附效果往往差強(qiáng)人意，有時(shí)甚至無法起到吸附重金屬離子的作用。因此，如何有效的提高納晶纖維素利用率和吸附容量是目前急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的納晶纖維素所存在的上述問題，提供了一種 工藝步驟簡(jiǎn)單，過程穩(wěn)定可控，可操作性強(qiáng)，成本低，能提高納晶纖維素吸附性能及吸附選擇性的石墨烯改性納晶纖維素的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種石墨烯改性納晶纖維素的制備方法，包括以下步驟：

（1）將納晶纖維素加入丙酮，在80~90℃恒溫條件下反應(yīng)70~72h，用乙醇和去離子水交替清洗后，真空烘干，得預(yù)處理的納晶纖維素；

（2）將預(yù)處理的納晶纖維素加入濃硝酸中，超聲分散后，于80~90℃恒溫反應(yīng)2~3h，取出用去離子水洗滌至pH為7.0，在真空條件下干燥，得酸化的納晶纖維素；

（3）將酸化的納晶纖維素與聚酰胺-胺混合，在20~30℃條件下反應(yīng)10~12h后，用過量甲醇、去離子水反復(fù)洗滌，真空干燥至恒重后，得聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素；

（4）將氧化石墨烯加入丙酮中，超聲分散，得氧化石墨烯分散液，待用；

（5）將聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素加入氧化石墨烯分散液中，在100℃條件下恒溫反應(yīng)后過濾，過濾物用乙醇和去離子水反復(fù)洗滌后，烘干至恒重，即得石墨烯改性納晶纖維素。

作為優(yōu)選，步驟（1）中，納晶纖維素與丙酮的質(zhì)量比1：20~30。

作為優(yōu)選，步驟（1）中，烘干溫度為60~80℃。

作為優(yōu)選，步驟（2）中，預(yù)處理的納晶纖維素與濃硝酸的質(zhì)量比為1：300~350。

作為優(yōu)選，步驟（2）中，超聲分散的工藝條件為：功率140~160W，頻率70~80KHz，時(shí)間1~1.5h。

作為優(yōu)選，步驟（2）中，干燥溫度為80~90℃。

作為優(yōu)選，步驟（3）中，干燥溫度為40~50℃。

作為優(yōu)選，步驟（4）中，氧化石墨烯與丙酮的質(zhì)量比1：20~30。

作為優(yōu)選，步驟（5）中，氧化石墨烯與聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素的質(zhì)量比為1：（2~5）。

作為優(yōu)選，步驟（5）中，恒溫反應(yīng)12~14h，烘干溫度為50~60℃。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：

（1）本發(fā)明利用聚酰胺-胺樹狀大分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以聚酰胺-胺作為中間體，通過化學(xué)修飾將氧化石墨烯以化學(xué)鍵合的方式接枝到納晶纖維素表面，從而大大提高納晶纖維素吸附性能及吸附選擇性；

（2）本發(fā)明工藝步驟簡(jiǎn)單，過程穩(wěn)定可控，可操作性強(qiáng)，成本低，生產(chǎn)效率高。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1

一種石墨烯改性納晶纖維素的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量比1：20將納晶纖維素加入丙酮中，在80℃恒溫條件下反應(yīng)70h，用乙醇和去離子水交替清洗后，真空60℃條件下烘干，得預(yù)處理的納晶纖維素；

（2）按質(zhì)量比為1：300將預(yù)處理的納晶纖維素加入濃硝酸中，以功率140W，頻率70KHz的條件超聲分散1h后，于80℃恒溫反應(yīng)2h，取出用去離子水洗滌至pH為7.0，在真空條件下以80℃溫度干燥，得酸化的納晶纖維素；

（3）將酸化的納晶纖維素與聚酰胺-胺混合，在20℃條件下反應(yīng)10h后，用過量甲醇、去離子水反復(fù)洗滌，在真空條件下以40℃溫度干燥至恒重后，得聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素；

（4）按質(zhì)量比1：20將氧化石墨烯加入丙酮中，超聲分散，得氧化石墨烯分散液，待用；

（5）按氧化石墨烯與聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素的質(zhì)量比為1：2的配比將聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素加入氧化石墨烯分散液中，在100℃條件下恒溫反應(yīng)12h后過濾，過濾物用乙醇和去離子水反復(fù)洗滌后，以50℃溫度烘干至恒重，即得石墨烯改性納晶纖維素。

實(shí)施例2

一種石墨烯改性納晶纖維素的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量比1：30將納晶纖維素加入丙酮中，在90℃恒溫條件下反應(yīng)72h，用乙醇和去離子水交替清洗后，真空80℃條件下烘干，得預(yù)處理的納晶纖維素；

（2）按質(zhì)量比為1：350將預(yù)處理的納晶纖維素加入濃硝酸中，以功率160W，頻率80KHz的條件超聲分散1.5h后，于90℃恒溫反應(yīng)3h，取出用去離子水洗滌至pH為7.0，在真空條件下以90℃溫度干燥，得酸化的納晶纖維素；

（3）將酸化的納晶纖維素與聚酰胺-胺混合，在30℃條件下反應(yīng)12h后，用過量甲醇、去離子水反復(fù)洗滌，在真空條件下以50℃溫度干燥至恒重后，得聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素；

（4）按質(zhì)量比1：30將氧化石墨烯加入丙酮中，超聲分散，得氧化石墨烯分散液，待用；

（5）按氧化石墨烯與聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素的質(zhì)量比為1：5的配比將聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素加入氧化石墨烯分散液中，在100℃條件下恒溫反應(yīng)14h后過濾，過濾物用乙醇和去離子水反復(fù)洗滌后，以60℃溫度烘干至恒重，即得石墨烯改性納晶纖維素。

實(shí)施例3

一種石墨烯改性納晶纖維素的制備方法，包括以下步驟：

（1）按質(zhì)量比1：25將納晶纖維素加入丙酮中，在85℃恒溫條件下反應(yīng)71h，用乙醇和去離子水交替清洗后，真空65℃條件下烘干，得預(yù)處理的納晶纖維素；

（2）按質(zhì)量比為1：320將預(yù)處理的納晶纖維素加入濃硝酸中，以功率150W，頻率75KHz的條件超聲分散1.2h后，于85℃恒溫反應(yīng)2.5h，取出用去離子水洗滌至pH為7.0，在真空條件下以85℃溫度干燥，得酸化的納晶纖維素；

（3）將酸化的納晶纖維素與聚酰胺-胺混合，在25℃條件下反應(yīng)11h后，用過量甲醇、去離子水反復(fù)洗滌，在真空條件下以45℃溫度干燥至恒重后，得聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素；

（4）按質(zhì)量比1：25將氧化石墨烯加入丙酮中，超聲分散，得氧化石墨烯分散液，待用；

（5）按氧化石墨烯與聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素的質(zhì)量比為1：3的配比將聚酰胺-胺修飾的納晶纖維素加入氧化石墨烯分散液中，在100℃條件下恒溫反應(yīng)13h后過濾，過濾物用乙醇和去離子水反復(fù)洗滌后，以55℃溫度烘干至恒重，即得石墨烯改性納晶纖維素。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，在不超出權(quán)利要求所記載的技術(shù)方案的前提下還有其它的變體及改型。