[發明專利]La活化的功能化樹枝狀介孔二氧化硅納米球的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202011097935.8
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112408402B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 黃微雅;張川群;劉新;楊凱;陳喜蓉
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18;B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/10;C02F101/30
• 代理公司: 深圳國聯專利代理事務所(特殊普通合伙) 44465
• 代理人: 晏達峰

本發明申請屬于介孔二氧化硅材料制備技術及其應用領域，具體公開了一種La活化的功能化樹枝狀介孔二氧化硅納米球的制備方法及其應用，(1)制備樹枝狀介孔二氧化硅納米球；(2)聚乙烯亞胺(PEI)、戊二醛和樹枝狀介孔二氧化硅孔道反應獲功能化介孔二氧化硅納米球；(3)通過PEI官能團中的氨基與La³⁺配位作用，獲得具有高分散La³⁺活性位點的La活化樹枝狀介孔二氧化硅納米球；(4)所制備的La活化樹枝狀介孔二氧化硅納米球可以作為吸附劑和陰離子交換材料，對廢水中的陰離子污染物具有突出的吸附去除性能。本方案主要用于制備高活性并且可再生的介孔二氧化硅納米球吸附劑，解決了現有技術中去污材料吸附容量低，易受共存離子干擾等問題。

技術領域

本發明屬于介孔二氧化硅材料制備技術領域，具體公開了一種La活化的樹枝狀介孔二氧化硅納米球的制備方法及其應用。

背景技術

近年來，無機磷和有機染料是廢水中常見的兩類污染物。其中磷是導致水體富營養化的主要限制因子，當水體中總磷濃度超標時，易于發生水體富營養化，導致水質惡化甚至藻類水華，嚴重危害水體生態環境甚至人類健康。有機染料影響水體的色度和透光性，降低水體中溶解氧的含量，影響水生態環境。并且，染料分子不易生物降解，具有生物毒性和三致(致癌、致畸、致突變)性。染料廢水是目前自然水體的重點污染源之一，其成分復雜、色度高，往往與無機磷等污染物共存，如何實現有機、無機污染物的同時高效處理是工業污水處理中的難點，也是急需解決的一項任務。

現有的常用廢水處理技術包括：生物法、化學沉淀、結晶、膜分離和催化氧化等。相比之下，吸附法具有操作簡單、不易產生二次污染等無可比擬的優勢。吸附法的關鍵技術是新型高效吸附劑的制備。將吸附活性位點分散于具有較高比表面積的多孔載體上是獲得高效吸附劑的有效途徑。

基于此，申請號為CN201910220590.1的中國專利公開了一種鑭鐵改性沸石除磷吸附劑及其制備方法與應用，然而沸石分子篩為微孔材料，孔徑較小，負載活性金屬后易于導致孔道阻塞，從而影響孔道內部活性位點利用效率以及吸附劑的吸附容量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種La活化的功能化樹枝狀介孔二氧化硅納米球的制備和使用方法，以獲得高吸附容量和快速吸附速率的新型吸附劑，用于解決現有技術中去污材料吸附容量和吸附速率不高、易受共存離子干擾、不易再生等問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：La活化的功能化樹枝狀介孔二氧化硅納米球的制備方法及其除磷和除染料應用，包括以下步驟：

(1)制備樹枝狀介孔二氧化硅納米球；將總質量380mg的CTAB和FC₂加入到溶有68mgTEA的25ml的去離子水中，第一次攪拌1小時，然后，在該條件下滴加4ml的TEOS，第二次攪拌2h得混合液；

(2)將步驟(1)中的混合液在7500rpm的速度下離心40分鐘得粗產物，將粗產物用1:1的乙醇和水的混合溶液洗滌產物三次，在60℃下干燥過夜得產物；所得產物在550℃下煅燒6小時去除表面活性劑；

(3)制備PEI功能化的介孔二氧化硅納米球；將0.5gMSN加入到10ml的PEI/甲醇溶液中,在30℃下攪拌10小時得混合液；將混合液快速倒入到20ml戊二醛溶液中并在30℃和200rpm的條件下攪拌1小時，所得混合液在7500rpm轉速下離心40分鐘得粗產物,然后用去離子水洗滌粗產物三次，在60℃下干燥過夜；

(4)合成La活化的功能化介孔二氧化硅納米球：1.5gPEI-MSN-10％加入到20ml La(NO₃)₃水溶液中，混合液在室溫下快速攪拌10小時；所得混合液在7500rpm轉速下離心40分鐘,然后用去離子水洗滌產物三次，在60℃下干燥過夜，然后，獲得的產物加入到0.01mol/LNaOH溶液中持續攪拌10小時，所得混合液在7500rpm轉速下離心40分鐘,然后用去離子水洗滌產物至中性，在60℃下干燥過夜得產物。