一种多孔生物基大气富集水材料制备方法

本发明涉及功能复合材料，特别是一种多孔生物基大气富集水材料制备方法。

背景技术：

1、大气富集水材料是指一种能够在大气中吸收水分的材料，它们具有很高的吸水性能，可以在干燥的环境中吸收水分，从而形成水凝胶或液态水。大气富集水材料的重要性在于它可以帮助人们收集和利用大气中的水资源，从而解决水资源短缺的问题。大气富集水材料的应用领域非常广泛，主要包括农业、环境保护、医疗、建筑等。在农业领域，大气富集水材料可以用于土壤保水、植物生长和灌溉等方面。在环境保护方面，大气富集水材料可以用于处理废水和净化大气。在医疗方面，大气富集水材料可以用于制备敷料和生物医用材料。在建筑方面，大气富集水材料可以用于制备防水材料和隔热材料等。

2、大气中的水分除以云层形式存在并通过降雨进行水收集以外，还主要以雾和空气中的水蒸气的形式存在，由这两种存在形式开发出了一些不同的大气集水技术，主要类型有：针对大气中以雾的形式存在的水分开发的雾捕捉技术；针对以水蒸气形式存在的水分开发出的基于冷却的露水收集技术，以及基于吸附大气集水技术。雾收集存在的主要问题是需要100％的相对湿度(rh)，这受到气候和地理上的限制。露水收集技术需要冷却能量输入来保持冷凝温度低于蒸汽露点，当rh低于40％时，这将使主动制冷变得非常耗能。目前，有学者研究了被动辐射制冷材料，用于富集大气中的水，但规模化应用研究较少。相比之下，使用吸附剂捕获水分的大气富集水材料更为节能，不受水文、地理位置等限制。其中吸湿盐是一种低成本但高效的干燥剂。在中等相对湿度条件下，cacl2、licl和libr等潮解盐能够吸附重量为自身重量1－3倍的水分子。这些吸湿盐具有较强的吸水能力，非常适合于吸湿相关的应用，因此在富集水领域得到了广泛的关注。然而，限制其使用的一个缺点是它们最终会溶解在收集的水中，导致吸收动力学降低，系统腐蚀，并且难以回收吸附剂。为了解决这个问题，最流行的策略是将吸湿盐复合到设计的基体中，其中负载的盐在捕获水分子方面起主要作用，而基体则充当容器来容纳最终液化的盐。盐基复合材料的吸水性能取决于盐的选择、载荷含量以及基体设计。近年来，人们进行了大量研究，以开发具有更好集水性能的功能基体，所报道的基体材料可分为多孔材料、中空结构容器、纤维基体和聚合物网络。然而大多数支撑吸湿盐的基体材料存在合成工艺复杂、能耗高、不可降解等缺点，这对大气富集水材料的成本效益、生态效益产生消极的影响。因此，如何设计一种低成本、高效、绿色生态的基底材料，是推动基于吸附式的大气富集水材料可持续发展的关键。

3、自然界中生长大多数植物(如菌菇)具有天然的多孔结构、良好的吸附性能，易于加工成各种形状和尺寸，可以满足不同需求。这些生物质多孔材料来源于低成本的天然生物质，与化石燃料相比，不会产生二氧化碳等有害气体，对环境更加友好。同时，生物质多孔材料可以通过再生生物质制成，可以循环利用，减少对自然资源的依赖。但将生物质多孔材料应用于大气富集水材料，同时提升吸湿盐对大气中水蒸汽的富集能力的研究鲜有报道。因此，如何设计一种生物质多孔基体材料，并协同基体材料和吸湿盐的优势，实现制备出新型的低成本、绿色、高效的大气富集水材料是本发明要解决的关键问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多孔生物基大气富集水材料制备方法，以解决现有技术中大气富集水材料的制备方法中存在的问题。

2、本发明提供了一种多孔生物基大气富集水材料制备方法，包括以下步骤：

3、(1)吸湿盐溶液的制备：将吸湿盐溶解到无水乙醇溶液中，在室温条件下得到饱和的吸湿盐溶液；

4、(2)改性海鲜菇的制备：将干燥的海鲜菇按浴比1：100～1：50置于浓度为1～5wt％的naoh溶液中，煮沸30～120min，然后向溶液中加入无水乙醇和氯乙酸钠，其中无水乙醇量按海鲜菇浴比1：10～1：50，氯乙酸钠和海鲜菇摩尔质量为1：1，将混合物在71℃下保持4小时，反应结束后过滤，将滤液烘干并用去离子水洗涤，得到纤维化的预处理海鲜菇；

5、将预处理海鲜菇按浴比1：20～1：100分散在去离子水中，向溶液中加入体积比为1～5：1的硝酸和磷酸，在溶液中总酸的浓度为10～20％，室温反应3～5h，继续向溶液中加入亚硝酸钠，亚硝酸钠的浓度为0.5～5％，室温反应12～48h，经过滤、水洗、烘干，得到富氧基团的改性海鲜菇；

6、(3)吸湿盐/改性海鲜菇材料的制备：将改性海鲜菇按照浴比浸入到吸湿盐溶液中，浸渍一定时间，取出，真空干燥后获得吸湿盐/改性海鲜菇材料。

7、如上所述的一种多孔生物基大气富集水材料制备方法，其中，优选的是，所述吸湿盐的重量份数为1～5份，所述改性海鲜菇的重量份数为5～10份。

8、如上所述的一种多孔生物基大气富集水材料制备方法，其中，优选的是，所述吸湿盐为氯化锂或醋酸钾或氯化镁或碳酸钾或硝酸镁或硝酸铵或氯化钠或氯化钾或硝酸钾或硫酸钾。

9、如上所述的一种多孔生物基大气富集水材料制备方法，其中，优选的是，步骤(3)中所述浴比为1：50～100，浸渍时间5～10h，真空干燥温度为75℃，干燥时间为2h。

10、如上所述的一种多孔生物基大气富集水材料制备方法，其中，优选的是，所述海鲜菇为生长周期为110～120天的海鲜菇。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

12、(1)利用海鲜菇具有的天然多孔结构优势，将改性的多孔生物质材料与吸湿盐结合，吸湿盐能够将大气中的水分吸附到材料表面，然后水分被传输到海鲜菇内部，由富氧基团的多孔结构储存起来，可实现对大气中水蒸气高效的富集。

13、(2)本发明的多孔生物基大气富集水材料的原料来源于天然的海鲜菇、吸湿盐等，制备成本低、合成工艺简单、绿色环保、可降解，是一种低成本、绿色、高效的大气富集水材料。

14、(3)本发明的多孔生物基大气富集水材料具有良好的可再生性、可重复使用性，以多次利用，减少对自然资源的消耗。吸湿盐也可以通过再生和回收利用，减少对环境的污染。多孔生物基大气富集水材料可以提高大气富集水的可持续性，实现资源的循环利用，保护环境，促进可持续发展。

技术特征：

1.一种多孔生物基大气富集水材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多孔生物基大气富集水材料制备方法，其特征在于，所述吸湿盐的重量份数为1～5份，所述改性海鲜菇的重量份数为5～10份。

3.根据权利要求1所述的多孔生物基大气富集水材料制备方法，其特征在于，所述吸湿盐为氯化锂或醋酸钾或氯化镁或碳酸钾或硝酸镁或硝酸铵或氯化钠或氯化钾或硝酸钾或硫酸钾。

4.根据权利要求1所述的多孔生物基大气富集水材料制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述浴比为1：50～100，浸渍时间5～10h，真空干燥温度为75℃，干燥时间为2h。

5.根据权利要求1所述的多孔生物基大气富集水材料制备方法，其特征在于，所述海鲜菇为生长周期为110～120天的海鲜菇。

技术总结
本发明公开了一种多孔生物基大气富集水材料制备方法，包括以下步骤：(1)吸湿盐溶液的制备；(2)改性海鲜菇的制备；(3)吸湿盐/改性海鲜菇材料的制备。本发明的有益效果为：(1)利用海鲜菇具有的天然多孔结构优势，将改性的多孔生物质材料与吸湿盐结合，吸湿盐能够将大气中的水分吸附到材料表面，然后水分被传输到海鲜菇内部，由富氧基团的多孔结构储存起来，可实现对大气中水蒸气高效的富集。(2)本发明的多孔生物基大气富集水材料的原料来源于天然的海鲜菇、吸湿盐等，是低成本、绿色、高效的大气富集水材料。(3)本发明的多孔生物基大气富集水材料具有良好的可再生性、可重复使用性，以多次利用，减少对自然资源的消耗。

技术研发人员：杜兆芳,李继丰,杜梦龙,戎强,王越,马艳艳,潘佳卫
受保护的技术使用者：安徽农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/28