[發明專利]一種含鋯硅基吸附劑、其制備方法及該吸附劑去除水中亞甲基藍的應用

有效

• 申請號: 202111175830.4
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113856616B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 呂仁亮;沈浩;黃茜;徐彩麗;陳蘇芳;李萍;吳再坤;張軍;馬家玉;王軼
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 官群;崔友明

本發明涉及一種含鋯硅基吸附劑、其制備方法及該吸附劑去除水中亞甲基藍的應用，所述含鋯硅基吸附劑以無定形介孔二氧化硅為骨架，金屬元素鋯均勻分布于骨架表面及骨架內部，并且鋯與骨架形成Zr?O?Si物質。本發明提供的含鋯硅基吸附劑無毒，不會對水體產生二次污染，比表面積、孔體積及孔徑適中，對吸附亞甲基藍吸附量大，且吸附選擇性好，便于回收再利用，在含工業染料廢水處理領域有廣泛利用前景。

技術領域

本發明屬于水、廢水或污水的吸附法處理技術領域，具體涉及一種含鋯硅基吸附劑、其制備方法及該吸附劑去除水中亞甲基藍的應用。

背景技術

各種染料的生產和消費行業如紡織、皮革、造紙、印刷和制藥等都會產生大量被合成染料污染的有毒廢水。染料廢水組成十分復雜，隨染料品種和生產工藝的不同而有很大變化。部分染料如亞甲基藍在各行業被大量使用，其具有復雜的芳族結構，甚至具有生物毒性，化學穩定性強，生物可降解性差，該類有機染料多具有顯色基團，色度較高，可阻礙光滲透到水中，抑制植物的光合作用，阻礙微生物的生長，因此必須予以脫除。

目前處理染料廢水的方法主要有絮凝沉淀法、生物降解法、化學氧化法及吸附法等。其中，吸附法成本低廉、操作簡單，且在去除有機染料時，不會引起二次污染。因此吸附法去除染料廢水具有廣闊的應用前景。吸附法多采用比表面積大的多孔性吸附材料，通過吸附質和吸附劑之間的各種物理和化學相互作用，將污染物吸附到吸附劑上。高效穩定的吸附劑是實施該法的關鍵。

常見的處理染料廢水的吸附劑有活性炭、改性介孔硅等，活性炭雖然具有成本低，可吸附多種污染物的優點，但是其吸附選擇性差，對亞甲基藍吸附容量低。介孔二氧化硅材料具有孔道結構豐富、比表面積和孔體積大、表面羥基豐富、物理化學性質穩定，易對其進行修飾改性的優點，逐漸得到應用。多孔二氧化硅材料吸附污染物后可通過過濾回收、酸洗、焙燒或萃取等工序回收利用，大幅降低成本，在環保及工業化生產等領域的應用前景廣闊。然而，純二氧化硅材料具有酸性弱、離子交換容量小的缺點。解決這個問題常用的處理方法是通過浸漬法在硅骨架或外表面摻雜金屬，以增加介孔硅的活性中心，提高有機化合物的吸附容量和選擇性。但是浸漬法所制備的吸附劑活性位點接枝不牢固，隨著吸附劑的使用活性位點逐漸遷移流失，降低了吸附劑的性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種含鋯硅基吸附劑、其制備方法及該吸附劑去除水中亞甲基藍的應用，該含鋯硅基吸附劑對亞甲基藍吸附容量大，選擇性好，在染料廢水治理方面具有良好的應用前景。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：

一種含鋯硅基吸附劑，所述吸附劑以無定形介孔二氧化硅為骨架，金屬元素鋯均勻分布于骨架表面及骨架內部，并且鋯與骨架形成Zr-O-Si物質。本發明中鋯與骨架通過形成Zr-O-Si物質進行結合，有效地將鋯摻入骨架中。

按上述方案，所述無定形介孔二氧化硅平均孔徑為6～30nm，孔體積為0.7～1.3cm³/g，比表面積為200～500m²/g。

本發明還包括上述含鋯硅基吸附劑的制備方法，具體步驟如下：

1)將羥乙基纖維素加入水中，加熱攪拌溶解得到羥乙基纖維素溶液，然后在80-90℃條件下滴加偏硅酸鈉水溶液，充分攪拌均勻，然后用酸溶液調節體系pH值至5-6，攪拌1-3h，然后降溫至20-30℃，繼續攪拌12-24h，停止攪拌后靜置12-24h，隨后加入鋯鹽溶液，攪拌均勻，再用堿液調節體系pH值至4-10，得反應液；

2)將步驟1)所得反應液置于水熱反應釜中，水熱晶化反應后將固體產物離心、洗滌、干燥，再研磨、焙燒得到固體吸附劑(Zr-HMS)。

按上述方案，步驟1)所述羥乙基纖維素粘度為250-450mpa·s，25℃。

按上述方案，步驟1)所述羥乙基纖維素溶液質量濃度為0.6-1％。