[發(fā)明專利]一種鎂改性SiO2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711307699.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN108031432B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡衛(wèi)權(quán);涂文駿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/10
• 分類號(hào): B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/22
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

本發(fā)明涉及一種用于毒性Cr(VI)吸附的鎂改性SiO₂薄膜的制備方法。該方法是：首先，在水和乙醇的混合溶液中溶解一定質(zhì)量的CTAB和六水合硝酸鎂；然后，滴加一定質(zhì)量的正硅酸乙酯和鹽酸，繼續(xù)攪拌得到溶膠；最后，在膠溶上述溶膠的同時(shí)加入成膜劑聚乙烯醇，混合攪拌后制得澄清透明的混合溶膠，隨后經(jīng)流延成型、干燥制得SiO₂薄膜。該薄膜對(duì)Cr(VI)、Cd(II)、Cu(II)、Zn(II)和Ni(II)等混合溶液中的Cr(VI)表現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性吸附性能。本方法具有制備工藝簡(jiǎn)單、條件溫和且對(duì)重金屬離子Cr(VI)吸附性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，而且吸附后的薄膜極易從水體中直接分離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及六水合硝酸鎂為鎂源，一步改性的SiO₂基復(fù)合材料的制備和應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域，確切地說(shuō)，是一種用于劇毒污染物Cr(VI)吸附的鎂改性SiO₂薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，各種重金屬離子如砷、鉻、鎘、鉛的污染日益嚴(yán)重，對(duì)人類健康和生活環(huán)境造成了越來(lái)越嚴(yán)重的危害，而其中的鉻污染治理是一大難點(diǎn)。如今涂料、顏料、冶金等工業(yè)都會(huì)應(yīng)用到鉻，使得大量的工業(yè)廢水排放到自然環(huán)境中，Cr(VI)流失擴(kuò)散進(jìn)入水體后主要以高毒性和高致癌性的六價(jià)CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-和HCrO₄^-等陰離子形式存在，難以處理回收。因此，研究如何降低廢水中Cr(VI)的濃度具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

目前處理鉻廢水的大致方法有化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜分離法、電解法以及吸附法。其中，吸附法具有效率高、應(yīng)用范圍廣、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。鎂改性不僅能增大材料的正電性，水解產(chǎn)生的氫氧化鎂活性大、吸附能力強(qiáng)，還可以在處理酸性廢水的同時(shí)沉淀和吸附廢水中的重金屬離子；SiO₂基材料具有比表面積大、表面活性高、表面富含羥基官能團(tuán)、耐酸堿性好等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于吸附領(lǐng)域。

中國(guó)專利CN105107480A公開了一種用于吸附劇毒污染物Cr(VI)的介孔羥基氧化鐵吸附劑的制備方法，即將無(wú)機(jī)鐵鹽溶液、尿素溶液和Pluronic三嵌段共聚物P123或F127的乙醇溶液三者混合，經(jīng)加熱、離心分離、洗滌和真空干燥，制得所述吸附劑，該吸附劑具有較快的吸附動(dòng)力學(xué)并能循環(huán)使用。中國(guó)專利CN106145240A公布了一種用磷酸改性花生殼和木屑，并按一定比例混合來(lái)制備Cr(VI)吸附劑的方法，其操作工程簡(jiǎn)單，成本低廉。相鑫鑫[相鑫鑫. 硅基介孔材料氨基酸改性及其對(duì)重金屬離子的吸附性能研究[D].東北師范大學(xué)，2007.]用半胱氨酸改性硅基介孔材料SBA-15吸附Hg(II)，但是其離子去除率和選擇性吸附能力均較低。

上述吸附劑均為粉體，實(shí)際操作中會(huì)產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，影響了吸附效率；吸附完污染物的粉體也不易從水體中完全分離，使分離成本大大增加，這些缺陷使得粉體吸附劑在實(shí)際中的應(yīng)用受到了限制。

與粉體吸附劑相比，薄膜吸附劑具有吸附后易于從吸附后的水體中分離等特點(diǎn)，近年來(lái)收到廣泛關(guān)注。例如，谷禹南等人[谷禹南，王璐，封瑞江，王吉林.QCS-TBT有機(jī)無(wú)機(jī)雜化膜對(duì)重金屬Cr(VI)吸附性能研究[J].化學(xué)與粘合,2013,35(6),32-35.]利用溶膠凝膠法，制備出一系列能對(duì)Cr(VI)進(jìn)行吸附的季銨化殼聚糖-鈦酸正丁酯有機(jī)無(wú)機(jī)雜化膜，但制備過(guò)程較復(fù)雜，吸附量也不高。中國(guó)專利CN105107486A公開了一種用于毒性Cr(VI)吸附的擬薄水鋁石復(fù)合薄膜的制備方法，對(duì)于低濃度的Cr(VI)有較高的去除率，但其吸附量較低。中國(guó)專利CN105498699A公開了一種氨基硅烷改性γ-Al₂O₃薄膜的制備方法，但制備過(guò)程較復(fù)雜、條件苛刻難控制。迄今為止，堿土金屬改性SiO₂基材料應(yīng)用于吸附Cr(VI)的研究還鮮有報(bào)道。