[發明專利]一種介孔復合材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210061442.1
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114367267A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 胡康;林睿茜;萬印華;石紹淵;袁文靜;鞠培海;劉佳銘
• 申請（專利權）人: 中國科學院贛江創新研究院
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/30;B01J20/32;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 趙穎

本發明提供了一種介孔復合材料及其制備方法與應用，所述制備方法包括以下步驟：(1)將稀土金屬鹽、介孔材料與醇溶液進行第一混合，固液分離后進行第一干燥，得到固體混合物；(2)將堿溶液與步驟(1)所得固體混合物進行第二混合，固液分離后進行第二干燥，得到所述介孔復合材料。本發明中利用稀土金屬鹽在介孔材料中與堿溶液反應生成具有氧空位的稀土氧化物，所述具有氧空位的稀土氧化物與介孔材料構成復合材料，得到的具有選擇性吸附作用的介孔復合材料，本發明所述介孔復合材料具有吸附效率高、選擇性強且制備方法環保的優點，可廣泛用于含砷廢水的處理，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于水處理領域，涉及一種介孔復合材料，尤其涉及一種介孔復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

砷(As)在環境中廣泛存在，多以無機砷的形態分布于許多礦物中；目前環境中砷污染主要來自以砷化物為主要成分的農藥，冶金工業和礦物燃料燃燒。在工業生產、冶金過程中會排放大量含有重金屬元素的工業廢水，其中的無機As可以抑制酶活性，抑制細胞線粒體呼吸作用，影響DNA修復機制，長期接觸無機As會對人和動物體內許多器官產生影響，如造成肝功能異常，呼吸系統癌癥。水環境中砷主要以As³⁺和As⁵⁺的各類弱酸、弱酸鹽形式存在，它們大多為可溶性化合物，容易隨水發生遷移。目前，處理含砷廢水的方法主要有沉淀法、離子交換法、生物法、膜法和吸附法等。沉淀法除砷技術較為完善，應用較為廣泛，但會產生大量廢渣，造成二次污染，除砷效率低。離子交換法適用于處理量不大、組成單一、回收價值高的廢水，但其處理工藝復雜、成本高，難以實現工業化生產。生物法中微生物對周邊環境的要求很嚴格，因砷具有毒性，用此法處理水中的砷目前尚處在起步階段。膜分離法處理成本較高，難以大規模應用。吸附法由于簡單易行、去除效果好、能回收廢水中的砷、對環境不產生或很少產生二次污染，且吸附材料來源廣泛、價格低廉、可重復使用等優勢而備受人們關注。但是，現有技術中的吸附材料選擇性較差，吸附材料在吸附水中砷的同時，也會吸附水中共存的其他金屬離子。這將增加后續砷資源化回收利用的處理工序和成本。

CN103521197A公開了一種可用于廢水中稀土離子吸附回收的輕稀土離子印跡介孔分子篩吸附劑的制備方法。本發明首先以正硅酸乙酯作為硅源，制備介孔分子篩前驅懸浮液。然后再利用稀土印跡離子誘導氨基硅烷在介孔分子篩前驅液中耦合，形成稀土離子-氨基硅烷聚合物-介孔分子篩復合物。最后再去除復合物中的稀土離子即可得到稀土離子印跡的介孔分子篩吸附劑。但是，該用于處理稀土廢水的輕稀土離子印跡吸附劑的制備方法復雜，制備成本高且吸附選擇性差。

CN104624158A公開了一種稀土離子吸附材料的制備方法及選擇性回收吸附稀土離子的應用。本發明以馬來酸酐為原料，以高比表面介孔硅為支撐材料，制備稀土離子吸附材料的方法，選擇性對的具有極高價值的稀土離子的吸附分離性能。但是該稀土離子吸附材料的選擇性差且制備方法復雜，難以大規模推廣使用。

CN106334537A公開了一種磁性介孔二氧化硅表面印跡聚合物吸附材料及其制備方法。首先，采用硅烷偶聯劑對磁性介孔二氧化硅進行改性，然后接枝引發劑，最后通過表面印跡技術和電子活化再生原子轉移自由基聚合制備表面印跡吸附材料。同樣的，該磁性介孔二氧化硅表面印跡聚合物吸附材料的選擇性吸附能力較差，在吸附水中砷的同時，也會吸附水中共存的其他金屬離子，會增加后續砷資源的回收利用成本。

目前公開的介孔復合材料都有一定的缺陷，存在制備方法復雜、制備成本高、選擇性吸附能力差的問題。因此，開發一種新型的介孔復合材料及其制備方法至關重要。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種介孔復合材料及其制備方法與應用，所述制備方法中利用稀土金屬鹽在介孔材料中與堿溶液反應生成具有氧空位的稀土氧化物，所述具有氧空位的稀土氧化物與介孔材料構成復合材料，得到的具有選擇性吸附作用的介孔復合材料，本發明所述介孔復合材料具有吸附效率高、選擇性強且制備方法環保的優點，可廣泛用于含砷廢水的處理，具有較好的應用前景。