[發明專利]一種α-Fe2O3納米線化學修飾硅藻土吸附劑的制備方法

無效

• 申請號: 201310714899.9
• 申請日: 2013-12-22
• 公開（公告）號: CN103846075A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 杜玉成;鄭廣偉;孫廣兵;張黎明;任象玉;李志輝
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01J20/14
• 分類號: B01J20/14;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及材料領域，是一種α-Fe₂O₃納米線化學修飾硅藻土吸附劑的制備方法。

背景技術

在被國家列為重點治理的重金屬污染物中，由于鉻、砷在水體中呈現負價態，以酸根陰離子存在(CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-；H₂AsO₃^-、HasO₃^2-、AsO₃^3-；H₂AsO₄^-、HAsO₄^2-、AsO₄^3-)，且鉻、砷安全閥值很低（0.04mg/L、0.01mg/g），最難達標治理。處理鉻、砷廢水的方法有：氧化法、絮凝沉降法、膜分離法、吸附法等。吸附法（尤其是化學吸附法）簡單方便、高效、低成本，適用于低濃度含鉻、砷廢水的深度凈化，且容易工業化應用，被公認為是最有效處理含鉻、砷等重金屬離子污水的途徑之一。但吸附法在應用過程中，主要受限于吸附材料的吸附效能(吸附容量、吸附速度)，因此，如何提高吸附材料的吸附效能非常關鍵。研究表明，具有大比表面積和豐富表面官能團的多孔材料，是優異的鉻、砷等重金屬離子吸附劑；相對于傳統的吸附劑，納米結構材料具有豐富的表面活性官能團和較大比表面積，用作鉻、砷酸根陰離子吸附更高效，其研究也備受關注。但納米粒子吸附劑，存在顆粒團聚（影響吸附效能）和吸附劑難于后續處理（固液分離困難）等問題。納米結構或納米顆粒金屬氧化物（羥基氧化物）與大尺度基體材料進行復合可解決上述問題，如鐵包覆活性碳、氧化鐵與碳纖維的復合等，但這些材料由于成本高，大大限制了其在工業上的應用。因此，價格低廉、吸附性能優異、便于同水體分離，從而可滿足工業化應用要求的吸附材料制備研究非常重要。因此，低成本的納米結構金屬氧化物與大尺度基復合吸附劑的制備,對于含重金屬離子廢水的實際處理非常重要。

硅藻土是一種具有天然微孔結構的無機礦物材料，小孔孔徑為20～50nm、大孔孔徑為100～300nm，主要化學成份為非晶態SiO₂，由硅氧四面體相互橋連而成的網狀結構，網絡中存在配位缺陷和氧橋缺陷。在表面Si-O-“懸空鍵”上，容易結合H而形成Si－OH，在水中易解離成Si－O^-和H⁺，使得硅藻土表面呈現負電性。因此，硅藻土吸附重金屬陽離子，具有天然的結構優勢。由于硅藻土微孔結構的天然性，使得大幅度降低處理重金屬離子吸附材料制備費用成為可能。但硅藻土對水體中重金屬酸根陰離子(H₂AsO₃^-、HasO₃^2-、AsO₃^3-；H₂AsO₄^-、HAsO₄^2-、AsO₄^3-；。CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-)去除率低。作為吸附劑需要對硅藻土進行表面改性，但到目前為止，對硅藻土表面復合改性，均表現為改性劑與硅藻土的機械性混合，不利于改性硅藻土對重金屬離子的吸附及與水體的分離，因此，納米有序結構金屬氧化物改性硅藻土吸附劑的制備非常有意義。

發明內容

本發明的目的在于針對硅藻土進行α-Fe₂O₃納米線表面化學修飾，現有天然和人工合成的多孔吸附劑大多成本高，而納米結構的吸附劑，又存在不容易進行固液分離的問題，提供一種硅藻土藻盤上沉積α-Fe₂O₃納米線的吸附劑制備方法。該方法生產成本低，操作工藝簡單，易于工業化生產。

本發明所提供的硅藻基沉積α-Fe₂O₃納米線吸附劑是由硅藻土、結晶三氯化鐵、尿素，鹽酸、氫氧化鈉、水、采用共沉淀法合成的。

本發明所提供的一種α-Fe₂O₃納米線化學修飾硅藻土吸附劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：