本發(fā)明涉及廢棄物的高值化利用，特別涉及一種功能化吸附材料的制備方法，具體為一種La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維材料的制備工藝，應(yīng)用于廢水處理環(huán)保領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)產(chǎn)生的廢舊紡織品約 2600 萬(wàn)噸，僅有不到 10%得到了回收再使用，其它大都被埋入地下或焚燒，埋入地下，不僅占用土地資源，化纖織物在地下也不易被降解掉，且織物中的染色粒子和織物本身等的有害物質(zhì)還會(huì)污染土壤和水資源，導(dǎo)致土壤惡化，水環(huán)境被惡化。目前，廢舊紡織品回收再利用的方法主要有：機(jī)械、物理、化學(xué)、熱能以及溶劑回收法。棉織物的主要成分是纖維素，纖維素含量約占 90%-94%，纖維素中 C 元素含量占44%，是含碳量最高的天然高分子化合物，另外還有半纖維素、可溶性糖類、果膠、蠟質(zhì)、脂肪、含氮物質(zhì)、灰分等，可以作為活性碳的生產(chǎn)原料。以棉纖維為碳源制備碳材料可大量消耗廢舊棉織物，得到的產(chǎn)物附加值較其他方法得到的產(chǎn)物附加值高，且不會(huì)出現(xiàn)機(jī)械切割為再生纖維時(shí)的粉塵污染，以及再生纖維素纖維和造紙過(guò)程的酸堿環(huán)境污染，是一種環(huán)境友好型的再利用方法。碳產(chǎn)物因表面富含活性含氧官能團(tuán)，可與多種離子或基團(tuán)結(jié)合形成新型碳材料，使其在其他領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)目前廢棄紡織品的回收利用較低的狀況，以廢棄棉織物為碳源，通過(guò)溶膠凝膠法負(fù)載摻雜鐵的鑭金屬氧化物，煅燒得到纖維狀的鑭鐵復(fù)合金屬氧化物碳材料，用于去除廢水中的污染物。為達(dá)到上述目的，采用下述技術(shù)方案：

一種La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維材料的制備工藝，以廢棄棉織物為基體，利用溶膠凝膠法在棉織物表面負(fù)載鑭鐵復(fù)合金屬氧化物。包括以下步驟：

（1）廢棄棉織物的預(yù)處理：將廢棄棉布至于蒸餾水中，加入次氯酸鈉和氫氧化鈉，靜置后清水漂洗低溫烘干，剪成2-3cm的棉布碎屑待用；

（2）負(fù)載金屬氧化物：將金屬鹽混合物溶解在蒸餾水中，加入檸檬酸溶液后緩慢滴加氨水到溶液的pH為5-7，持續(xù)攪拌一定時(shí)間后得到黃色凝膠，向黃色凝膠中加入步驟（1）所得棉布碎屑浸泡，浸漬至少48h后低溫烘干；

（3）La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維材料的制備：將浸漬金屬氧化物凝膠的棉布碎屑用錫紙包裹后于馬弗爐中煅燒1-2后即可得到La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維材料。

優(yōu)選的，次氯酸鈉的質(zhì)量濃度為1%—3%，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為3%—5%，靜置溫度為80℃-90℃，靜置的時(shí)間為1-2h，低溫烘干的溫度為50℃。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維材料，其特征在于：步驟（2）中棉布碎屑與金屬鹽混合物的質(zhì)量比為：1：3.25—1：6.85，金屬鹽混合物位可溶性的鑭鹽和可溶性的鐵鹽的混合物。

優(yōu)選的，鑭鹽和鐵鹽的摩爾比為1:3—3:1。

優(yōu)選的，鑭鹽為硝酸鑭，所述鐵鹽為氯化鐵，所述硝酸鑭和氯化鐵的摩爾比為1:3—3:1。

優(yōu)選的，檸檬酸的物質(zhì)的量是鑭鹽和鐵鹽物質(zhì)的量之和。

優(yōu)選的，纖維碳材料的煅燒溫度為350℃—650℃。

優(yōu)選的，纖維碳材料的煅燒溫度為530℃。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)是：

提出了一種廢棄棉織物進(jìn)行高值化利用的途徑，通過(guò)向鑭氧化物中摻雜鐵原子來(lái)提高反應(yīng)活性，通過(guò)將復(fù)合金屬氧化物負(fù)載在棉織物上來(lái)降低金屬氧化物的合成溫度。

本申請(qǐng)以廢棄棉織物為基體，釆用溶膠凝膠法合成纖維狀摻入鐵的鑭氧化物碳材料, 摻入的鐵的鑭氧化物碳材料使鑭元素形成缺陷從而提高吸附劑的吸附能力。

附圖說(shuō)明：

圖1為廢棄棉布、未改性的碳纖維及La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維對(duì)羅丹明的去除效果比較；

圖2為廢棄棉布、未改性的碳纖維及La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維對(duì)氟離子的去除效果比較；

圖3為不同摩爾比例摻雜的La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維對(duì)羅丹明的去除效果比較。

具體的實(shí)施方式

實(shí)施例1

取200mL去離子水于燒杯中，加入2g次氯酸鈉，10g氫氧化鈉。將棉布3g放入溶液中85℃煮1h，溶液變黃后用清水洗滌過(guò)濾，50℃低溫烘干后把棉布條剪成碎屑；將2mmol的六水合硝酸鑭和2mmol氯化鐵在磁力攪拌下溶解于15mL去離子水中，鑭與鐵的摩爾比是1：1，然后將4mmol的檸檬酸加入到上述溶液中；然后，向上述溶液中緩慢滴加氨水，調(diào)節(jié)溶液pH值到6；持續(xù)攪拌大約20分鐘后，得到黃色透明膠狀物質(zhì)；將棉布碎屑在上述溶膠中浸泡48h，然后50℃低溫烘干，烘干后，將浸漬金屬氧化物凝膠的棉布碎屑用錫紙包裹后于在650℃的馬弗爐中煅燒2小時(shí)即可得到La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維；

直接將棉布剪成碎條放入坩堝中，把坩堝放在650℃的馬弗爐煅燒2小時(shí)即可得到未改性的碳纖維；

分別取0.1g的棉布碎屑，未改性的碳纖維和La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維加入50ml 150mg/L的羅丹明溶液中震蕩24h后過(guò)濾，取上層清液利用分光光度法測(cè)定殘余的羅丹明濃度計(jì)算去除率后發(fā)現(xiàn)La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維對(duì)羅丹明的去除能力明顯高于棉布纖維和未改性的碳纖維，結(jié)果如附圖1所示。

實(shí)施例2

取200mL去離子水于燒杯中，加入3g次氯酸鈉，8g氫氧化鈉。將棉布3g剪成放入溶液中85℃煮1h，溶液變黃后用清水洗滌過(guò)濾，50℃低溫烘干后把棉布條剪成碎屑；將2mmol的六水合硝酸鑭和2mmol氯化鐵在磁力攪拌下溶解于15mL去離子水中，鑭與鐵的摩爾比是1：1，然后將4mmol的的檸檬酸加入到上述溶液中，然后，向上述溶液中緩慢滴加氨水，調(diào)節(jié)溶液pH值到7；持續(xù)攪拌大約20分鐘后，得到黃色透明膠狀物質(zhì)；將棉布碎屑在上述溶膠中浸泡50h，然后50℃低溫烘干；烘干后，將浸漬金屬氧化物凝膠的棉布碎屑用錫紙包裹后于在550℃的馬弗爐中煅燒1.5小時(shí)即可得到La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維；

直接將棉布剪成碎條放入坩堝中，把坩堝放在550℃的馬弗爐煅燒2小時(shí)即可得到未改性的碳纖維；

分別取0.1g的棉布碎屑，未改性的碳纖維和La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維加入50ml 200mg/L的氟離子溶液中震蕩24h后過(guò)濾，取上層清液利用氟離子電極法測(cè)定殘余的氟離子濃度，計(jì)算去除率后發(fā)現(xiàn)La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維對(duì)氟離子的去除能力明顯高于棉布纖維和未改性的碳纖維，結(jié)果如附圖2所示。

實(shí)施例3

取200mL去離子水于燒杯中，加入3g次氯酸鈉，10g氫氧化鈉。將棉布3g剪成放入溶液中80℃煮1h，溶液變黃后用清水洗滌過(guò)濾，50℃低溫烘干后把棉布條剪成碎屑；將2mmol的六水合硝酸鑭和2mmol氯化鐵在磁力攪拌下溶解于15mL去離子水中，鑭與鐵的摩爾比是1：1，然后將4mmol的的檸檬酸加入到上述溶液中，然后，向上述溶液中緩慢滴加氨水，調(diào)節(jié)溶液pH值到5；持續(xù)攪拌大約20分鐘后，得到黃色透明膠狀物質(zhì)；將棉布碎屑在上述溶膠中浸泡52h，然后50℃低溫烘干；烘干后，將浸漬金屬氧化物凝膠的棉布碎屑用錫紙包裹后于在350℃的馬弗爐中煅燒2小時(shí)即可得到La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維；

取0.1g的La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維加入50ml 100mg/L的羅丹明溶液中震蕩24h后過(guò)濾，取上層清液利用分光光度法測(cè)定殘余的羅丹明濃度計(jì)算去除率后發(fā)現(xiàn)La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維對(duì)羅丹明的去除率為92%；

取0.1g的La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維加入50ml 100mg/L的氟離子溶液中震蕩24h后過(guò)濾，取上層清液利用氟離子電極法測(cè)定殘余的氟離子濃度，計(jì)算去除率后發(fā)現(xiàn)La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維對(duì)氟離子的去除率為94%。

實(shí)施例4

取200mL去離子水于燒杯中，加入2g次氯酸鈉，10g氫氧化鈉。將棉布3g剪成放入溶液中85℃煮1h，溶液變黃后用清水洗滌過(guò)濾，50℃低溫烘干后把棉布條剪成碎屑；將總摩爾濃度為4mmol的六水合硝酸鑭和氯化鐵的在磁力攪拌下溶解于15mL去離子水中，鑭與鐵的摩爾比分別是1：1或1：2或1：3或2：1或3：1；然后將4mmol的檸檬酸加入到上述溶液中，然后，向上述溶液中緩慢滴加氨水，調(diào)節(jié)溶液pH值到到7；持續(xù)攪拌大約20分鐘后，得到黃色透明膠狀物質(zhì)；將棉布碎屑在上述溶膠中浸泡54h，然后50℃低溫烘干；烘干后，將浸漬金屬氧化物凝膠的棉布碎屑用錫紙包裹后于在500℃的馬弗爐中煅燒2小時(shí)即可得到La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維；

取0.1g不同鑭鐵摩爾比的La₂O₃/Fe₂O₃碳纖維加入50ml 100mg/L的羅丹明溶液中震蕩24h后過(guò)濾，取上層清液利用分光光度法測(cè)定殘余的羅丹明濃度計(jì)算去除率，如附圖3所示，可知優(yōu)選的鑭與鐵的摩爾比為1：2。