[發明專利]一種硅鋁基氣凝膠的制備方法及制得的硅鋁基氣凝膠在吸附重金屬氣體方面的應用

在審

• 申請號: 202011492751.1
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112624166A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 王志飛;張學忠;俞建飛;黃亞繼;金保昇
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C01F7/02
• 分類號: C01F7/02;C01B33/158;B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

本發明公開了一種硅鋁基氣凝膠的制備方法，包括如下步驟：(1)將異丙醇鋁加入乙醇和水的混合溶液中，得到混合物料，將混合物料于攪拌條件下加熱回流，停止攪拌后繼續加熱，加熱后冷卻至室溫，調節溶液的pH值使溶液呈酸性，得到氧化鋁濕溶膠；(2)將正硅酸乙酯加入乙醇和水的混合溶液中，攪拌后調節溶液的pH值使溶液呈酸性，得到二氧化硅溶膠前驅液；(3)將步驟(1)的氧化鋁濕溶膠與步驟(2)二氧化硅溶膠前驅液混合，攪拌后調節混合液的pH值呈中性，將混合液放置不少于12h后，形成硅鋁濕凝膠，用正己烷進行溶劑交換后，將硅鋁濕凝膠放入真空干燥箱中干燥，得到硅鋁基氣凝膠。

技術領域

本發明涉及一種硅鋁基氣凝膠的制備方法，還涉及上述制備方法制得的硅鋁基氣凝膠在吸附重金屬氣體方面的應用。

背景技術

人類生產生活中產生的固廢嚴重污染了自然界的水體和土壤。一般采用熱解技術來使固廢無害化。但是在固廢熱解過程中，特別是在熱解含有氯元素的固廢時，揮發性和半揮發性重金屬會很容易以氯化物的形式揮發到外界環境中，造成環境的二次污染。因此，需要尋找一種能夠高效吸附重金屬氣體的材料。目前，用于吸附這些重金屬氣體的材料主要是高嶺土，凹凸棒土，石灰石等富含Si、Al元素的天然原料。但這些材料在吸附固化重金屬氣體時多發生于吸附劑的表面，無法向吸附劑的內部滲透，造成吸附劑的利用率低。

近年來，二氧化硅氣凝膠由于其獨特的孔隙結構，越來越受到人們的重視。二氧化硅氣凝膠較大的比表面積和孔隙率，能夠吸附和容納更多的粒子，有利于將其應用于熱解過程中對重金屬氣體的吸附。但是二氧化硅氣凝膠由于其熱穩定性差，高溫下孔道容易塌陷，導致結構致密化，因而無法將其應用于實際高溫熱解過程中的重金屬氣體吸附。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術中存在的二氧化硅氣凝膠無法在高溫熱解過程中對重金屬氣體進行吸附的問題，提供一種硅鋁基氣凝膠的制備方法，該制備方法得到的硅鋁基氣凝膠在具有大的比表面積和孔隙率的基礎上，還具有良好的熱穩定性，因此能夠將其應用于高溫熱解過程中的重金屬氣體吸附。

技術方案：本發明所述的硅鋁基氣凝膠的制備方法，包括如下步驟：

(1)將異丙醇鋁加入乙醇和水的混合溶液中，得到混合物料，將混合物料于攪拌條件下加熱回流，停止攪拌后繼續加熱，加熱后冷卻至室溫，調節溶液的pH值呈酸性，得到氧化鋁濕溶膠；

(2)將正硅酸乙酯加入乙醇和水的混合溶液中，攪拌不多于0.5h后調節溶液的pH值呈酸性，得到二氧化硅溶膠前驅液；

(3)將步驟(1)的氧化鋁濕溶膠與步驟(2)二氧化硅溶膠前驅液混合，攪拌后調節混合液的pH值呈中性，將混合液放置不少于12h后，形成硅鋁混合濕凝膠，用正己烷進行溶劑交換后，將硅鋁混合濕凝膠放入真空干燥箱中干燥，得到硅鋁基氣凝膠。

其中，步驟(1)中，乙醇和水的混合體積比為15～30∶5～10。

其中，步驟(2)中，乙醇和水的混合摩爾比為5～7∶1～3。

其中，步驟(3)中，干燥溫度為50～60℃，干燥時間為6～10h。

其中，步驟(3)中，得到的硅鋁基氣凝膠中硅鋁元素的摩爾比為1∶1。

上述硅鋁基氣凝膠的制備方法制得的硅鋁基氣凝膠在吸附重金屬氣體方面的應用。

其中，所述硅鋁基氣凝膠用于吸附熱解過程中的重金屬氣體，熱解過程的溫度為600～900℃。