[發(fā)明專(zhuān)利]有機(jī)改性納米氧化硅吸附材料的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810059073.2
• 申請(qǐng)日: 2008-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101279240A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊坤;景青鋒;鄔文浩;蘇蘭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/10
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/10;B01J20/22;C02F1/28
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境納米材料領(lǐng)域，尤其涉及一種有機(jī)改性納米氧化硅吸附材料的制備方法。

背景技術(shù)

我國(guó)水資源短缺，水體污染日趨嚴(yán)重。2005年，全國(guó)廢水排放總量達(dá)到524.5億噸，其中工業(yè)廢水排放243.1億噸，生活污水281.4億噸。污水的大量排放導(dǎo)致水體污染，特別是難降解有機(jī)物污染嚴(yán)重。近年頒布的《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》表明，我國(guó)7大水系中滿足地表水III類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的斷面僅占30％左右，而幾乎喪失水體功能的劣V類(lèi)水?dāng)嗝孢_(dá)到40％。同時(shí)，由于工業(yè)的發(fā)展和安全防范措施的滯后，近年來(lái)我國(guó)水污染事件頻繁發(fā)生。如2005年，吉林石化分公司雙苯廠爆炸造成松花江重大水環(huán)境污染事件，嚴(yán)重干擾了沿岸數(shù)百萬(wàn)居民的正常生產(chǎn)生活，影響了社會(huì)穩(wěn)定。為了解決有機(jī)廢水排放對(duì)水環(huán)境的污染問(wèn)題，急需開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)高效廢水處理材料和處理技術(shù)。

吸附技術(shù)是目前處理水中難去除污染物的有效方法和熱點(diǎn)技術(shù)。高效吸附材料是吸附技術(shù)的關(guān)鍵。納米材料因其獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)效應(yīng)(表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等)，可以顯著提高材料的比表面積和反應(yīng)活性，因而對(duì)污染物具有很大的吸附容量和能力，可以用于環(huán)境污染治理，實(shí)現(xiàn)環(huán)境中污染物的去除，是極具潛力的污水處理吸附材料。如碳納米管對(duì)重金屬離子的吸附容量是普通活性炭的3-4倍，對(duì)有機(jī)污染物也表現(xiàn)出極高的吸附容量[1-2]。

納米級(jí)SiO₂是一類(lèi)白色、無(wú)毒、無(wú)定形納米粉末材料，具有多孔性、質(zhì)輕、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐高溫、不燃燒、電絕緣性、耐磨性等多種優(yōu)異性能，已被廣泛應(yīng)用于涂料、橡膠、塑料、粘合劑等傳統(tǒng)領(lǐng)域，并已開(kāi)始應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)藥、生物工程、光學(xué)等領(lǐng)域。但由于SiO₂表面存在的硅醇基和吸附水，使其呈親水性，因而對(duì)水中有機(jī)污染物幾乎沒(méi)有吸附去除能力，也影響了產(chǎn)品的其它應(yīng)用性能。因此有必要對(duì)其進(jìn)行表面改性。SiO₂的表面改性一般是通過(guò)一定的工藝使有機(jī)改性劑與SiO₂表面的羥基發(fā)反應(yīng)，消除或減少表面硅羥基的數(shù)量使SiO₂由親水性為親油性，以達(dá)到表面改性的目的。目前常用的改性劑有HF、氯硅烷類(lèi)、醇類(lèi)、有機(jī)高聚物、硅氧烷類(lèi)有機(jī)物。如日本的Shin-Etsu?chemiacal?Co.Ltd利用流化床對(duì)超細(xì)SiO₂進(jìn)行有機(jī)表面改性，實(shí)現(xiàn)了脫酸和有機(jī)改性的連續(xù)進(jìn)行。Teofil?Jesionowskil?1[3]利用濕法對(duì)SiO₂進(jìn)行表面改性，發(fā)現(xiàn)偶聯(lián)劑加入的數(shù)量和種類(lèi)與改性SiO₂的粒度分布和團(tuán)聚有關(guān)。Wacker公司在對(duì)氣相SiO₂進(jìn)行在線疏水處理時(shí)，加入了一種疏水性助劑，能夠顯著地降低氣相SiO₂改性和處理過(guò)程中的能源消耗，并能夠大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。利用表面活性劑改性膨潤(rùn)土等粘土材料，可以提高粘土材料的疏水性，并對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力顯著增強(qiáng)；制得的有機(jī)膨潤(rùn)土可廣泛用于工業(yè)廢水中有機(jī)污染物的處理和作為廢物填埋的防滲添加材料等[4-5]。因此，本發(fā)明提出了一種利用陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)納米SiO₂進(jìn)行改性制備有機(jī)改性納米SiO₂吸附材料的方法，獲得了合適團(tuán)聚尺寸的有機(jī)改性納米SiO₂吸附材料，不僅對(duì)水中有機(jī)污染物的具有很強(qiáng)的吸附能力，而且提高了納米SiO₂在水中的沉降性能，降低了納米SiO₂在環(huán)境中遷移的風(fēng)險(xiǎn)。

[1]Li，Y.H.；Wang，S.；Wei，J.；Zhang，X.；Xu，C.；Luan，Z.；Wu，D.；Wei，B.Leadadsorption?on?carbon?nanotubes.Chem.Phys.Lett.2002，357，263-266.

[2]Yang，K.；Zhu，L.；Xing，B.Adsorption?of?polycyclic?aromatic?hydrocarbons?bycarbon?nanomaterials.Environ.Sci.Technol.，2006，40，1855.