[發明專利]硅基樹脂的制備及作為除氟吸附劑的應用

有效

• 申請號: 202011306997.5
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112755972B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 蔡建國;石洪雁;張鋒
• 申請（專利權）人: 江蘇海普功能材料有限公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/14
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 蘇張林

本發明涉及一種硅基樹脂的制備及作為除氟吸附劑的應用。本發明的硅基樹脂的制備方法，包括以下步驟：將活化的多孔硅膠微球在氨基硅烷的有機溶液中進行反應，得到氨基硅烷修飾的硅膠；將氨基硅烷修飾的硅膠在酸的水溶液中酸化處理，然后將得到的酸化硅膠與硫氰化物在酸性條件下反應，得到硅基樹脂。本發明的硅基樹脂作為除氟吸附劑時，對氟離子的吸附選擇性高、吸附容量大、耐酸腐蝕且可循環使用。

技術領域

本發明涉及除氟吸附劑領域，尤其涉及一種硅基樹脂的制備及作為除氟吸附劑的應用。

背景技術

隨著經濟的發展，半導體、表面處理、采礦等行業產生了大量的含氟廢水，由于含氟水對人體健康具有較大危害，對其治理己經引起了廣泛的關注。目前工業上應用最多的含氟廢水的處理方法主要包括沉淀法、膜處理法及吸附法。

沉淀法主要采用鈣鹽沉淀法，即向廢水中投加石灰，使氟離子與鈣離子生成氟化鈣沉淀除去。該工藝方法簡單、處理方便、費用低，但處理后廢水含氟量仍較高，難以達標；另外污泥量較大，脫水困難，管道易結垢，后處理費用高。此外，也有報道用除氟藥劑去除水中氟離子，但大多去除效果不穩定，通常需要過量使用，運行費用高，而且很多藥劑本身是有機物，會產生COD等二次污染問題。

膜處理法主要包括電滲析及反滲透。雖能夠有效去除氟離子，并且無污泥產生；但膜易污染，后期更換、維護成本過高。

吸附法具有操作方便、設備簡單等優點，以活性氧化鋁為主，被廣泛應用于工業領域。但活性氧化鋁除氟普遍存在吸附容量小、選擇性低、再利用困難、成本費用高等問題。因此，仍需一種具有高吸附容量、高選擇性、易再生能力及高循環性的吸附劑，以有效用于含氟廢水的處理。

CN2015100642737和CN2018114475199制備的除氟吸附劑為負載型除氟吸附劑，活性組分易流失，壽命短。此外，CN2018114475199中吸附劑須經滾球成型后才能用于固定床；并需要混合攪拌、打碎、干燥等多步制備，流程較多。CN201310105657X中公開的除氟吸附劑制備方法需要高壓反應，反應條件苛刻。因此仍需要一種制備工藝簡單、穩定性高、循環能力優的除氟吸附劑。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種硅基樹脂的制備及作為除氟吸附劑的應用，本發明的硅基樹脂作為除氟吸附劑時，對氟離子的吸附選擇性高、吸附容量大、耐酸腐蝕且可循環使用。

本發明的一種硅基樹脂的制備方法，包括以下步驟：

(1)將活化的多孔硅膠微球在氨基硅烷的有機溶液中于20-110℃下進行反應，使得水解后的氨基硅烷形成的羥基與多孔硅膠微球表面的羥基反應形成硅醚鍵，得到氨基硅烷修飾的硅膠；其中，多孔硅膠微球的粒徑為50-2000μm；多孔硅膠微球中的孔徑為1-50nm；多孔硅膠微球比表面積為100-2000m²/g；

(2)將氨基硅烷修飾的硅膠在酸的水溶液中酸化處理，然后將得到的酸化硅膠與硫氰化物在酸性條件下于20-100℃下反應，使得酸化硅膠中的氨基與硫氰酸根反應，得到硅基樹脂。

進一步地，在步驟(1)中，活化的多孔硅膠微球是將多孔硅膠微球在60-150℃下加熱1-20h。以活化的多孔硅膠微球為載體，多孔硅膠比表面積大，因此能形成更多的吸附位點，增大吸附劑吸附容量；且活化的多孔硅膠微球機械強度高、耐磨性好，壽命更長，耐酸腐蝕，作為除氟吸附劑時，能夠用于處理酸性較強的廢水。

進一步地，在步驟(1)中，氨基硅烷選自氨丙基-3-甲氧基硅烷、氨丙基-三乙氧基硅烷、N-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷、N-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷及N-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一種或幾種。氨基硅烷的作用是作為聯接劑將硫氰酸根固定在硅膠微球上。

進一步地，在步驟(1)中，氨基硅烷的有機溶液使用的有機溶劑選自甲苯、氯仿、乙醇、甲醇、丙酮和異丙醇中的一種或幾種。