一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法及应用

1.本技术涉及土壤修复材料技术领域，更具体地说，它涉及一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法及应用。


背景技术：

2.在被认定为污染的土壤中，金属和类金属污染物占82.4％，主要重金属污染物为镉(cd)、镍(ni)、铜(cu)。
3.导电聚合物是一类具有共轭π键且经“掺杂”后由绝缘体变成导体或半导体的高分子聚合物，导电聚合物及其复合材料可用作吸附剂吸附染料和重金属。
4.活性炭纤维属于新一代多功能吸附材料，拥有较丰富孔隙结构的活性炭纤维可以按照使用环境做成多种形貌，活性炭纤维主要以毡、布、纸、蜂窝状等形态使用，具有较好的吸脱附性能，可多次重复利用且不产生二次污染。活性炭纤维由于具有优良的吸附性能，在大气治理、污水处理和土壤修复方面具有得天独厚的优势，所以近年来得到广泛应用。
5.电动力修复技术作为一种原位修复方法，是把电极分别放置在土壤中，将较低轻度的直流电压作用在电极上，土壤重金属等污染物质受电极间所形成电压梯度影响，会从土壤中解吸出来并富集到电极周边，从而达到了去除重金属污染的目的。因其对土壤破坏小、适用于低渗透土壤、污染物去除效率高等优点而受到越来越多的关注。
6.电动修复具有设备少、操作简便，不对土壤产生扰动、可原位修复等优点；但其有着效率低等缺点。而吸附法具有操作简单、效率高，能把重金属离子从土壤中分离出来等优点；但是当把吸附剂添加到土壤中后，会降低土壤的导电性能，进而降低修复效率的缺点，因此，增强吸附剂的导电性是急需解决的问题。


技术实现要素：

7.本公开提供了一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法及应用，把导电聚合物-纤维素复合材料应用到电动修复技术中，提高对重金属污染土壤的修复能力。
8.第一方面，本公开提供一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法，所述复合材料以活性炭纤维为原材料，制备出改性的纤维素材料；通过聚合法制备导电聚合物，即植酸掺杂的聚苯胺，并和所述改性的纤维素材料进行复合，制备出导电聚合物-纤维素复合材料，所述导电聚合物-纤维素复合材料联合电动修复技术用于对镉污染土壤进行修复。
9.通过naoh和高温两步复合改性，最终获得改性的活性炭纤维acf材料，制备了一种导电聚合物-纤维素复合材料。
10.优选的，包括以下步骤：
11.s1：改性纤维素的制备，活性炭纤维(acf)小块放入水中煮沸、搅拌，浸泡在naoh溶液中，且置于管式加热炉中，在n2气保护下加热，制得acf-na-ht；
12.s2：导电聚合物的制备，在去离子水中加入苯胺和浓盐酸，超声10～30min后搅拌，再加入植酸溶液超声10～30min，制得混合溶液，随后将混合溶液置于冰水浴中并进行搅
拌，接着缓慢滴加过硫酸铵(aps)溶液制成导电聚合物溶液；
13.s3：导电聚合物-纤维素的制备：向所述步骤s2制得的导电聚合物溶液中加入acf-na-ht，持续冰浴3～6h，然后将反应液进行抽滤，反复用去离子水和无水乙醇洗涤至滤出液为中性，将产物置于60～90℃烘箱中干燥12～24h，获得导电聚合物-纤维素，记为p-pani/acf。
14.优选的，所述s1中的改性纤维素的制备方法，包括以下步骤：
15.(1)将活性炭纤维(acf)剪成小块放入水中煮沸、搅拌1～2h，随后用去离子水冲洗acf表面，直到滤液为中性，置于烘箱内120～150℃条件下干燥6～24h，取出密封干燥保存，记作acf-0；
16.(2)称取1g-5gacf-0浸泡在100ml-200mlnaoh溶液中，60～90℃恒温振荡1～3h，用去离子水冲洗干净至滤液为中性，于烘箱内120～150℃条件下干燥6～24h，记作acf-na；
17.(3)将acf-na置于管式加热炉中，在n2气保护下以10℃/min加热至600～900℃，保温1～2h后，空冷，取出密封干燥保存，记作acf-na-ht。。
18.优选的，所述步骤s2中所述苯胺和植酸的质量比为3:1；所述苯胺和aps的摩尔比为1:1。
19.优选的，所述步骤s2和所述步骤s3中所述苯胺和acf-na-ht的质量比为1:1-10。
20.优选的，所述步骤(2)中的所述naoh溶液的浓度为1-8mol/l。
21.第二方面，本公开提供一种导电聚合物-纤维素复合材料的应用，具体的应用方法为：
22.a:应用装置由阴极室、阳极室、土壤室和直流电源组成,装置整体呈圆形，采用亚克力制成，高为10cm、直径为20cm，中间的阴极室是由内、外两个圆筒形的空心结构组成,阴、阳极分别为石墨和不锈钢，电极的规格为直径1cm的柱状,电极的布设为正六边形排列，阴阳电极之间的距离是8cm,整体装置搭建还需要多孔隔板、无纺滤布、蠕动泵和铜导线；
23.b:称取60mg/kg镉污染土壤后，以蒸馏水为土壤饱和液，搅拌均匀，静置24h后，土壤受到力的作用达到饱和，将其加入土样室中压实，为防止土壤进入阴极室，将无纺棉布置于阴极室外筒内壁，将所述acf-0、所述acf-na-ht、所述p-pani/acf分别填充在阴极室外筒内，使其高度保持与土壤的高度一致；
24.c:将电场强度设定为2v/cm，通电时间为120h，在阴极室使用0.1mol/l柠檬酸作为实验中电解液，利用蠕动泵完成电解液的循环加入，间隔测定并记录电流变化；
25.d:将没有添加吸附剂的电动修复实验记为ekr-1，添加吸附剂所述acf-0、所述acf-na-ht、所述p-pani/acf的电动-吸附联合修复分别记为ekr-2、ekr-3、ekr-4。
26.使用正六边形多阳极电动修复实验装置，在阴极外圈设置吸附区，添加吸附剂。活性炭纤维表面均匀、窄而浅的微孔可以通过孔隙填充机制快速吸附重金属镉离子。镉阳离子通过阳离子-离子-电子共享机制与含氧官能团强烈相互作用。通过改性的活性炭纤维含有丰富的金属离子吸附位点，能够有效的吸附更多的镉阳离子。
27.优选的，所述步骤b中所述土壤饱和液ph＝6。
28.综上所述，本技术具有以下有益效果：
29.1、由于本技术中通过naoh和高温两步复合改性，最终获得改性的活性炭纤维acf材料，制备了一种导电聚合物-纤维素复合材料；
30.2、本技术把导电聚合物-纤维素复合材料应用到电动修复技术中，提高对重金属污染土壤的修复能力；
31.3、本技术使用正六边形多阳极电动修复实验装置，在阴极外圈设置吸附区，添加吸附剂。活性炭纤维表面均匀、窄而浅的微孔可以通过孔隙填充机制快速吸附重金属镉离子。镉阳离子通过阳离子-离子-电子共享机制与含氧官能团强烈相互作用。通过改性的活性炭纤维含有丰富的金属离子吸附位点，能够有效的吸附更多的镉阳离子。
32.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开的保护范围。
附图说明
33.图1是本发明实施例1～3、对比实施例2～3制备得到的吸附剂的扫描电镜(sem)图；
34.图2是本发明实施例1～3、对比实施例2～3制备得到的吸附剂的x射线衍射(xrd)图；
35.图3是本发明实施例1～3制备得到的复合材料对镉的吸附效果图；
36.图4是对比实施例1～3制备得到的吸附剂在电动-吸附联合修复中对各取样点重金属镉的去除率效果图；
37.图5是应用装置结构及采样点分布示意图：(a)结构示意图，(b)采样点分布示意图。
具体实施方式
38.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
39.实施例
40.实施例1
41.一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
42.(1)改性纤维素的制备：为了去除活性炭纤维中的杂质，将剪成边长为1.5cm的活性炭纤维小块放入水中煮沸，并全程搅拌，持续1h。随后用去离子水冲洗活性炭纤维表面，直到滤液为中性。置于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-0。称取1gacf-0浸泡在1mol/l100mlnaoh溶液中，60℃恒温振荡3h。用去离子水冲洗干净至滤液为中性，于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-na。再将acf-na置于管式加热炉中，在n2保护下以10℃/min加热至600℃，保温2h后，随炉至200℃以下空冷。取出密封干燥保存，记作acf-na-ht。
43.(2)导电聚合物的制备：在50ml的烧杯中加入20ml的去离子水，然后加入1ml的苯胺和浓盐酸，超声10min后搅拌，再加入植酸溶液(植酸和苯胺的质量比为1:3)超声20min。随后将烧杯置于冰水浴中并进行搅拌，接着缓慢滴加过硫酸铵溶液(苯胺和过硫酸铵的摩尔比为1:1)。记为p-pani
44.(3)复合材料的制备：等过硫酸铵溶液全部加入后，向混合液中加入acf-na-ht，苯
胺单体与活性炭纤维acf-na-ht的投加比为1:3，使其完全进入在混合液中，持续冰浴3h，将反应混合液进行抽滤，反复用去离子水和无水乙醇洗涤至滤出液为中性，获得墨绿色产物植酸掺杂聚苯胺/活性炭纤维复合材料，记为p-pani/acf，将产物置于60℃烘箱中干燥24h。
45.实施例2
46.一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
47.(1)改性纤维素的制备：为了去除活性炭纤维中的杂质，将剪成边长为1.5cm的活性炭纤维小块放入水中煮沸，并全程搅拌，持续1h。随后用去离子水冲洗活性炭纤维表面，直到滤液为中性。置于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-0。称取1gacf-0浸泡在1mol/l100mlnaoh溶液中，60℃恒温振荡3h。用去离子水冲洗干净至滤液为中性，于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-na。再将acf-na置于管式加热炉中，在n2保护下以10℃/min加热至600℃，保温2h后，随炉至200℃以下空冷。取出密封干燥保存，记作acf-na-ht。
48.(2)导电聚合物的制备：在50ml的烧杯中加入20ml的去离子水，然后加入1ml的苯胺和浓盐酸，超声10min后搅拌，再加入植酸溶液(植酸和苯胺的质量比为1:3)超声20min。随后将烧杯置于冰水浴中并进行搅拌，接着缓慢滴加过硫酸铵溶液(苯胺和过硫酸铵的摩尔比为1:1)。记为p-pani
49.(3)复合材料的制备：等过硫酸铵溶液全部加入后，向混合液中加入acf-na-ht，苯胺单体与活性炭纤维acf-na-ht的投加比为1:5，使其完全进入在混合液中，持续冰浴3h，将反应混合液进行抽滤，反复用去离子水和无水乙醇洗涤至滤出液为中性，获得墨绿色产物植酸掺杂聚苯胺/活性炭纤维复合材料，记为p-pani/acf，将产物置于60℃烘箱中干燥24h。
50.实施例3
51.一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：
52.(1)改性纤维素的制备：为了去除活性炭纤维中的杂质，将剪成边长为1.5cm的活性炭纤维小块放入水中煮沸，并全程搅拌，持续1h。随后用去离子水冲洗活性炭纤维表面，直到滤液为中性。置于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-0。称取1gacf-0浸泡在1mol/l100mlnaoh溶液中，60℃恒温振荡3h。用去离子水冲洗干净至滤液为中性，于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-na。再将acf-na置于管式加热炉中，在n2保护下以10℃/min加热至600℃，保温2h后，随炉至200℃以下空冷。取出密封干燥保存，记作acf-na-ht。
53.(2)导电聚合物的制备：在50ml的烧杯中加入20ml的去离子水，然后加入1ml的苯胺和浓盐酸，超声10min后搅拌，再加入植酸溶液(植酸和苯胺的质量比为1:3)超声20min。随后将烧杯置于冰水浴中并进行搅拌，接着缓慢滴加过硫酸铵溶液(苯胺和过硫酸铵的摩尔比为1:1)。记为p-pani
54.(3)复合材料的制备：等过硫酸铵溶液全部加入后，向混合液中加入acf-na-ht，苯胺单体与活性炭纤维acf-na-ht的投加比为1:10，使其完全进入在混合液中，持续冰浴3h，将反应混合液进行抽滤，反复用去离子水和无水乙醇洗涤至滤出液为中性，获得墨绿色产物植酸掺杂聚苯胺/活性炭纤维复合材料，记为p-pani/acf，将产物置于60℃烘箱中干燥24h。
55.复合材料的性能测定：
56.复合前后acf、pani表面形貌用jem-2100高分辨透射电子显微镜(日本电子株式会社生产)进行了分析。采用nicoletis50傅立叶变换红外光谱仪(美国-thermofisher)对复合前后acf、pani表面官能团进行了测试。复合前后acf、pani采用d/max2500x射线粉末衍射仪(日本理学公司生产)进行了表征。x射线衍射图谱如图2所示，其中在2θ为14.6
°
、20.1
°
和25.5
°
处表现出典型的聚苯胺反射，分别对应pani的(011)、(020)和(200)晶面。在2θ＝20.1
°
和25.5
°
处出现的衍射峰，表明聚苯胺长链保持平行和垂直的周期性。p-pani/acf相比于acf-na-ht的谱图，在2θ为25.6
°
附近的衍射峰存在显著的增大，这意味着p-pani具有改变acf-na-ht晶体形貌的特点。此外，2θ为20.1
°
和25.5
°
附近未观测到任何衍射峰，这意味着石墨化结构的特征峰可能被p-pani所覆盖，但p-pani/acf进行功能化改性的过程没有对基材的结构造成影响，且p-pani/acf具有聚苯胺和活性炭纤维的结构特点和骨架。
57.对比例
58.对比例1
59.按照实施例2的方法制备的复合材料，不同的是，为了去除活性炭纤维中的杂质，将剪成边长为1.5cm的acf小块放入水中煮沸，并全程搅拌，持续1h。随后用去离子水冲洗acf表面，直到滤液为中性。置于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-0。
60.对比例2
61.按照实施例2的方法制备的复合材料，不同的是，改性纤维素的制备：为了去除活性炭纤维中的杂质，将剪成边长为1.5cm的活性炭纤维小块放入水中煮沸，并全程搅拌，持续1h。随后用去离子水冲洗活性炭纤维表面，直到滤液为中性。置于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-0。称取1gacf-0浸泡在1mol/l100mlnaoh溶液中，60℃恒温振荡3h。用去离子水冲洗干净至滤液为中性，于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-na。再将acf-na置于管式加热炉中，在n2保护下以10℃/min加热至600℃，保温2h后，随炉至200℃以下空冷。取出密封干燥保存，记作acf-na-ht。
62.对比例3
63.按照实施例2的方法制备的复合材料，不同的是，制备步骤包括：
64.(1)改性纤维素的制备：为了去除活性炭纤维中的杂质，将剪成边长为1.5cm的活性炭纤维小块放入水中煮沸，并全程搅拌，持续1h。随后用去离子水冲洗活性炭纤维表面，直到滤液为中性。置于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-0。称取1gacf-0浸泡在1mol/l100mlnaoh溶液中，60℃恒温振荡3h。用去离子水冲洗干净至滤液为中性，于烘箱内120℃条件下干燥12h。取出密封干燥保存，记作acf-na。再将acf-na置于管式加热炉中，在n2保护下以10℃/min加热至600℃，保温2h后，随炉至200℃以下空冷。取出密封干燥保存，记作acf-na-ht。
65.(2)导电聚合物的制备：在50ml的烧杯中加入20ml的去离子水，然后加入1ml的苯胺和浓盐酸，超声10min后搅拌，再加入植酸溶液(植酸和苯胺的质量比为1:3)超声20min。随后将烧杯置于冰水浴中并进行搅拌，接着缓慢滴加过硫酸铵溶液(苯胺和过硫酸铵的摩尔比为1:1)。记为p-pani
66.(3)复合材料的制备：等过硫酸铵溶液全部加入后，向混合液中加入acf-na-ht，苯胺单体与活性炭纤维acf-na-ht的投加比为1:1，使其完全进入在混合液中，持续冰浴3h，将
反应混合液进行抽滤，反复用去离子水和无水乙醇洗涤至滤出液为中性，获得墨绿色产物植酸掺杂聚苯胺/活性炭纤维复合材料，记为p-pani/acf，将产物置于60℃烘箱中干燥24h。
67.应用例
68.应用例1
69.一种导电聚合物-纤维素复合材料的应用，具体的应用方法为：
70.步骤一：配制浓度为60mg/l的镉溶液；
71.步骤二：称取实施例1中制备的聚苯胺/活性炭纤维复合材料0.05g加入装有30ml、初始浓度为60mg/l的镉溶液的烧杯中，调节ph值至6.0左右；
72.步骤三：采用恒温磁力搅拌器，在恒温25℃、转速120r/min条件下振荡4h；
73.步骤四：利用注射器定时采样溶液，随后使用0.45μm的滤膜，对提取的溶液进行过滤，采用火焰原子分光光度计测定水样中残留镉的浓度和吸附平衡时的水样中镉含量；
74.步骤五：用公式来计算样品对镉的降解率，其中q与qe分别为镉离子去除率；t时刻的吸附量。
75.实施例1所制备聚苯胺/活性炭纤维复合材料吸附效果如图3所示，实施例1所制备的聚苯胺/活性炭纤维复合材料对镉的吸附率为90.7％。该复合材料具有很高的吸附性能。
76.应用例2
77.一种导电聚合物-纤维素复合材料的应用，具体的应用方法为：
78.步骤一：配制浓度为60mg/l的镉溶液；
79.步骤二：称取实施例2中制备的聚苯胺/活性炭纤维复合材料0.05g加入装有30ml、初始浓度为60mg/l的镉溶液的烧杯中，调节ph值至6.0左右；
80.步骤三：采用恒温磁力搅拌器，在恒温25℃、转速120r/min条件下振荡4h；
81.步骤四：利用注射器定时采样溶液，随后使用0.45μm的滤膜，对提取的溶液进行过滤，采用火焰原子分光光度计测定水样中残留镉的浓度和吸附平衡时的水样中镉含量；
82.步骤五：用公式来计算样品对镉的降解率，其中q与qe分别为镉离子去除率；t时刻的吸附量。
83.实施例2所制备聚苯胺/活性炭纤维复合材料吸附效果如图3所示，实施例2所制备的聚苯胺/活性炭纤维复合材料对镉的吸附率为cd
2+
去除率达到98.31％。该复合材料具有很高的吸附性能。
84.应用例3
85.一种导电聚合物-纤维素复合材料的应用，具体的应用方法为：
86.复合材料在土壤中的应用：
87.步骤一：配制浓度为60mg/l的镉溶液，将配置好的cdcl2溶液加入到土壤中，按1:1溶液和土壤的配比添加；
88.步骤二：称取60mg/kg镉污染土壤后，以蒸馏水为土壤饱和液，搅拌均匀，静置24h后，土壤受到力的作用达到饱和，将其加入土样室中压实；
89.步骤三：将没有添加吸附剂的电动修复实验记为ekr-1，称取实施例2中制备的吸附剂p-pani/acf的电动-吸附联合修复实验记为ekr-4；
90.步骤四：采样点由阳极到阴极分别记为q1、q2、q3、q4、q5。
91.步骤五：将电场强度设定为2v/cm，通电时间为120h，在阴极室使用0.1mol/l柠檬酸作为实验中电解液，利用蠕动泵完成电解液的循环加入，间隔测定并记录电流变化。
92.步骤六：采用微波消解法对土壤试样进行消化，取0.25g风干研磨后过筛的土样于聚四氟乙烯(ptfe)消解罐中，依次加入6mlhno3、3mlhcl、2mlhf后，放进赶酸器中，在120℃的条件下加热30min，拿下后冷却至室温，放入微波消解仪中。反应结束后取下消解罐冷却至室温后，转移至容量瓶中，用1％的稀硝酸定容。在容量瓶中静置一段时间后用微孔滤膜过滤，aas测量cd含量。用公式计算土样中cd含量w(mg/kg)
93.实验中电动修复的电场强度为2v/cm，在阴极采用电解液循环添加0.1mol/l柠檬酸溶液，修复反应时长为120h。所制备的复合材料对于重金属污染土壤中cd(ⅱ)的去除如图4所示，平均去除率达到76.94％，该复合材料具有很高的吸附性能。
94.应用例4
95.一种导电聚合物-纤维素复合材料的应用，具体的应用方法为：
96.步骤一：配制浓度为60mg/l的镉溶液；
97.步骤二：称取实施例3中制备的聚苯胺/活性炭纤维复合材料0.05g加入装有30ml、初始浓度为60mg/l的镉溶液的烧杯中，调节ph值至6.0左右；
98.步骤三：采用恒温磁力搅拌器，在恒温25℃、转速120r/min条件下振荡4h；
99.步骤四：利用注射器定时采样溶液，随后使用0.45μm的滤膜，对提取的溶液进行过滤，采用火焰原子分光光度计测定水样中残留镉的浓度和吸附平衡时的水样中镉含量；
100.步骤五：用公式来计算样品对镉的降解率，其中q与qe分别为镉离子去除率；t时刻的吸附量。
101.实施例3所制备聚苯胺/活性炭纤维复合材料吸附效果如图3所示，实施例3所制备的聚苯胺/活性炭纤维复合材料对镉的吸附率为cd2+去除率达到94.45％。该复合材料具有很高的吸附性能。
102.对比应用例1
103.按照应用例1的应用方法，不同的是，步骤三中不使用活性炭纤维进行的电动-吸附联合修复实验记为ekr-1。
104.对比应用例1的吸附效果如图4所示，平均去除率达到53.54％。
105.对比应用例2
106.按照应用例1的应用方法，不同的是，步骤三中称取对比实施例1中制备的活性炭纤维acf-0的电动-吸附联合修复实验记为ekr-2。
107.对比实施例1所制备的活性炭纤维的吸附效果如图4所示，平均去除率达到61.35％。
108.对比应用例3
109.按照应用例1的应用方法，不同的是，步骤三中称取对比实施2中制备的活性炭纤维acf-na-ht的电动-吸附联合修复实验记为ekr-3。
110.对比实施例2所制备的活性炭纤维acf-na-ht的吸附效果如图4所示，平均去除率
达到71.45％。低于具有相同质量比的实施例3所制备的聚苯胺/活性炭纤维复合材料对镉的吸附率76.94％，进一步突出本发明制备方法的优越性。
111.以上所述，仅为本公开示例性的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料以活性炭纤维为原材料，制备出改性的纤维素材料；通过聚合法制备导电聚合物，即植酸掺杂的聚苯胺，并和所述改性的纤维素材料进行复合，制备出导电聚合物-纤维素复合材料，所述导电聚合物-纤维素复合材料联合电动修复技术用于对镉污染土壤进行修复。2.根据权利要求1所述一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：改性纤维素的制备，活性炭纤维(acf)小块放入水中煮沸、搅拌，浸泡在naoh溶液中，且置于管式加热炉中，在n2气保护下加热，制得acf-na-ht；s2：导电聚合物的制备，在去离子水中加入苯胺和浓盐酸，超声10～30min后搅拌，再加入植酸溶液超声10～30min，制得混合溶液，随后将混合溶液置于冰水浴中并进行搅拌，接着缓慢滴加过硫酸铵(aps)溶液制成导电聚合物溶液；s3：导电聚合物-纤维素的制备：向所述步骤s2制得的导电聚合物溶液中加入acf-na-ht，持续冰浴3～6h，然后将反应液进行抽滤，反复用去离子水和无水乙醇洗涤至滤出液为中性，将产物置于60～90℃烘箱中干燥12～24h，获得导电聚合物-纤维素，记为p-pani/acf。3.根据权利要求2所述一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述s1中的改性纤维素的制备方法，包括以下步骤：(1)将活性炭纤维(acf)剪成小块放入水中煮沸、搅拌1～2h，随后用去离子水冲洗acf表面，直到滤液为中性，置于烘箱内120～150℃条件下干燥6～24h，取出密封干燥保存，记作acf-0；(2)称取1g-5gacf-0浸泡在100ml-200mlnaoh溶液中，60～90℃恒温振荡1～3h，用去离子水冲洗干净至滤液为中性，于烘箱内120～150℃条件下干燥6～24h，记作acf-na；(3)将acf-na置于管式加热炉中，在n2气保护下以10℃/min加热至600～900℃，保温1～2h后，空冷，取出密封干燥保存，记作acf-na-ht。4.根据权利要求2所述一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中所述苯胺和植酸的质量比为3:1；所述苯胺和aps的摩尔比为1:1。5.根据权利要求2所述一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2和所述步骤s3中所述苯胺和acf-na-ht的质量比为1:1-10。6.根据权利要求3所述一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的所述naoh溶液的浓度为1-8mol/l。7.一种权利要求1-6制得的导电聚合物-纤维素复合材料的应用，其特征在于，具体的应用方法为：a:应用装置由阴极室、阳极室、土壤室和直流电源组成,装置整体呈圆形，采用亚克力制成，高为10cm、直径为20cm，中间的阴极室是由内、外两个圆筒形的空心结构组成,阴、阳极分别为石墨和不锈钢，电极的规格为直径1cm的柱状,电极的布设为正六边形排列，阴阳电极之间的距离是8cm,整体装置搭建还需要多孔隔板、无纺滤布、蠕动泵和铜导线；b:称取60mg/kg镉污染土壤后，以蒸馏水为土壤饱和液，搅拌均匀，静置24h后，土壤受到力的作用达到饱和，将其加入土样室中压实，为防止土壤进入阴极室，将无纺棉布置于阴极室外筒内壁，将所述acf-0、所述acf-na-ht、所述p-pani/acf分别填充在阴极室外筒内，
使其高度保持与土壤的高度一致；c:将电场强度设定为2v/cm，通电时间为120h，在阴极室使用0.1mol/l柠檬酸作为实验中电解液，利用蠕动泵完成电解液的循环加入，间隔测定并记录电流变化；d:将没有添加吸附剂的电动修复实验记为ekr-1，添加吸附剂所述acf-0、所述acf-na-ht、所述p-pani/acf的电动-吸附联合修复分别记为ekr-2、ekr-3、ekr-4。8.根据权利要求7所述一种导电聚合物-纤维素复合材料的应用，其特征在于，所述步骤b中所述土壤饱和液ph＝6。

技术总结
本申请涉及土壤修复材料技术领域，更具体地说，它涉及一种导电聚合物-纤维素复合材料的制备方法及应用。所述复合材料以活性炭纤维为原材料，制备出改性的纤维素材料；通过聚合法制备导电聚合物，即植酸掺杂的聚苯胺，并和所述改性的纤维素材料进行复合，制备出导电聚合物-纤维素复合材料，所述导电聚合物-纤维素复合材料联合电动修复技术用于对镉污染土壤进行修复。把导电聚合物-纤维素复合材料应用到电动修复技术中，提高对重金属污染土壤的修复能力。复能力。复能力。


技术研发人员：张志鹏 万玉山
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/8/23