一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物質氣凝膠制備技術領域，具體涉及一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法。
【背景技術】
[0002]中國是世界花生生產大國，年總產量達1450萬噸以上，占世界總產量的42%，每年約產生450萬噸花生殼。目前，花生殼除了少部分被用作飼料外，大部分被扔掉和燒掉，造成資源的極大浪費和環境污染。花生殼主要有纖維素、木質素和半纖維素組成，其中纖維素的含量可以達到45%左右，木質素的含量為32%左右，如果能對花生殼加以利用，則在資源再生與回收利用、變廢為寶等方面具有重要而積極的意義。
[0003]氣凝膠是一種多孔性材料，具有密度低、孔隙率高、比表面積大、孔隙尺寸小等特點。由于氣凝膠材料的優良性能，氣凝膠材料已在工業、農業、醫藥等領域得到了重要的應用。目前，制備生物質氣凝膠的方法為LiCl/DMSO溶劑法，但是該方法所用溶劑有一定毒性和揮發性，是非綠色環保型溶劑，生物質氣凝膠的制備過程中易造成環境污染。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供了一種制備工序簡單、設備要求簡單、制備成本低的制備氣凝膠的方法。
[0005]本發明為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是:一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法，包括以下步驟:
(1)、取花生殼在50-100°C溫度下干燥，然后粉碎過180目篩，得到花生殼粉末，備用；
(2)、取步驟(I)的花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生殼溶液；
(3)、將花生殼溶液轉移至模具中，置于-20°C到-100°C溫度下冷凍12-48h，然后向冷凍成型的花生殼凝膠中加水，洗掉花生殼凝膠中的溶劑，得到花生殼水凝膠；
(4)、將步驟(3)的花生殼水凝膠置于-10到_60°C溫度下冷凍6-24h，然后再轉移至冷凍干燥機中進行冷凍干燥，干燥后得到海綿狀、輕質多孔的氣凝膠。
[0006]作為本發明一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法的進一步優化:所述1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮混合溶液中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽的含量為 10-70%。
[0007]作為本發明一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法的進一步優化:所述步驟(2)中，花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮混合溶液的溶解溫度控制在25-100°C。
[0008]作為本發明一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法的進一步優化:所述步驟(2)中得到的花生殼溶液中花生殼的濃度為1_4%。
[0009]有益效果本發明以農作物廢棄物花生殼為原料制備生物質凝膠，實現了廢物再利用，具有顯著的經濟效益和社會效益，制備過程中使用到的溶劑為1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液，該溶劑溶解能力強、溶解溫度低、并且無腐蝕性，因而，氣凝膠的整個制備過程工序簡單，不需要使用耐腐蝕設備，制備成本較低，投資成本較低，實用性強，易實現工業化推廣。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明實施例1制得的氣凝膠樣品的截面在掃描電鏡下圖像；
圖2為本發明實施例2制得的氣凝膠樣品的截面在掃描電鏡下圖像。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法，包括以下步驟:
(1)、取花生殼在50-100°C溫度下干燥，然后粉碎過180目篩，得到花生殼粉末，備用；
(2)、取步驟(I)的花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生殼溶液(花生殼的濃度為1-4%);
其中，1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮混合溶液中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽的含量為10-70% ；
其中，花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮混合溶液的溶解溫度控制在25-100°C ；
(3)、將花生殼溶液轉移至模具中，置于-20°C到-100°C溫度下冷凍12-48h，然后向冷凍成型的花生殼凝膠中加水，洗掉花生殼凝膠中的溶劑，得到花生殼水凝膠；
(4)、將步驟(3)的花生殼水凝膠置于-10到_60°C溫度下冷凍6-24h，然后再轉移至冷凍干燥機中進行冷凍干燥，干燥后得到海綿狀、輕質多孔的氣凝膠，將制得的氣凝膠樣品進行截面的掃描電鏡檢測，結果如圖1所示。
[0012]實施例2
一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法，包括以下步驟:
(1)、取花生殼在50-100°C溫度下干燥，然后粉碎過180目篩，得到花生殼粉末，備用；
(2)、取步驟(I)的花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生殼溶液(花生殼的濃度為1-4%);
其中，1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮混合溶液中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽的含量為10-70% ；
其中，花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮混合溶液的溶解溫度控制在25-100°C ；
(3)、將花生殼溶液轉移至模具中，置于-20°C到-100°C溫度下冷凍12-48h，然后向冷凍成型的花生殼凝膠中加水，洗掉花生殼凝膠中的溶劑，得到花生殼水凝膠；
(4)、將步驟(3)的花生殼水凝膠置于-10到_60°C溫度下冷凍6-24h，然后再轉移至冷凍干燥機中進行冷凍干燥，干燥后得到海綿狀、輕質多孔的氣凝膠。將制得的氣凝膠樣品進行截面的掃描電鏡檢測，結果如圖2所示。
[0013] 實施例3
一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法，包括以下步驟:
(1)、取花生殼在50-100°C溫度下干燥，然后粉碎過180目篩，得到花生殼粉末，備用；
(2)、取步驟(I)的花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生殼溶液(花生殼的濃度為1-4%);
其中，1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮混合溶液中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽的含量為10-70% ；
其中，花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮混合溶液的溶解溫度控制在25-100°C ；
(3)、將花生殼溶液轉移至模具中，置于-20°C到-100°C溫度下冷凍12-48h，然后向冷凍成型的花生殼凝膠中加水，洗掉花生殼凝膠中的溶劑，得到花生殼水凝膠；
(4)、將步驟(3)的花生殼水凝膠置于-10到_60°C溫度下冷凍6-24h，然后再轉移至冷凍干燥機中進行冷凍干燥，干燥后得到海綿狀、輕質多孔的氣凝膠。
【主權項】
1.一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)、取花生殼在50-100°C溫度下干燥，然后粉碎過180目篩，得到花生殼粉末，備用； (2)、取步驟(I)的花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生殼溶液； (3)、將花生殼溶液轉移至模具中，置于-20°C到-100°C溫度下冷凍12-48h，然后向冷凍成型的花生殼凝膠中加水，洗掉花生殼凝膠中的溶劑，得到花生殼水凝膠； (4)、將步驟(3)的花生殼水凝膠置于-10到_60°C溫度下冷凍6-24h，然后再轉移至冷凍干燥機中進行冷凍干燥，干燥后得到海綿狀、輕質多孔的氣凝膠。2.如權利要求1所述一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法，其特征在于:所述1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮混合溶液中1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽的含量為 10-70%。3.如權利要求1所述一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮混合溶液的溶解溫度控制在25-100°C。4.如權利要求1所述一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法，其特征在于:所述步驟(2)中得到的花生殼溶液中花生殼的濃度為1-4%。
【專利摘要】本發明涉及一種利用廢花生殼制備氣凝膠的方法，包括以下步驟：（1）、取花生殼干燥后粉碎，得到花生殼粉末；（2）、取花生殼粉末溶于1-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，得到花生殼溶液；（3）、將花生殼溶液轉移至模具中，置于-20℃到-100℃溫度下冷凍12-48h，得到花生殼水凝膠；（4）、將步驟（3）的花生殼水凝膠置于-10到-60℃溫度下冷凍6-24h，然后再轉移至冷凍干燥機中進行冷凍干燥，得到氣凝膠。本發明以農作物廢棄物花生殼為原料制備生物質凝膠，實現了廢物再利用，具有顯著的經濟效益和社會效益，工序簡單，不需要使用耐腐蝕設備，制備成本較低，投資成本較低，實用性強，易實現工業化推廣。
【IPC分類】C08L5/14, C08J9/28, C08L1/02, C08L97/00
【公開號】CN105037786
【申請號】CN201510537999
【發明人】許愛榮, 盧偉偉, 吳峰敏, 魏學鋒
【申請人】河南科技大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月28日