[发明专利]用于吸附六价铬离子的吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于吸附剂及其制备方法，特别涉及到一种用于吸附六价铬离子的材料及其制备方法。

技术背景

铬及其化合物广泛应用于电镀、鞣革、颜料、冶金、油漆、印染及印刷行业，在国民经济中占有重要地位。但是传统的高温焙烧铬盐生产工艺排放的高毒性铬渣造成的水体污染以及电镀、鞣革、印染等行业排放的含铬废水，对环境造成严重污染。尤其是六价铬毒性大，有强烈的刺激性与腐蚀性，如果进入人体，能使细胞产生癌变，对人体的危害极大；对环境中的其他生物危害也很大。所以铬污染水体修复和含铬废水净化处理对改善环境有十分重要的意义。

处理含有六价铬离子废水的方法有多种，典型的是氧化还原法，微生物法和吸附法。氧化还原法首先是把六价铬还原为毒性较小的三价铬，然后加入沉淀剂，使三价铬沉淀，然后分离，但是此过程需要大量的化学药剂，产生大量的污泥，处理麻烦，易造成二次污染，而且不适于溶液中微量六价铬的去除。微生物法寻找培养合适的菌株周期长，且处理量有限。吸附法是一种常用的除去废水中有毒离子的方法，具有处理量大、吸附剂可重复使用、成本低等优点。然而，一些传统的吸附剂吸附六价铬离子时，存在着吸附量偏低或者吸附达到平衡所需时间长的缺点。

典型的吸附六价铬离子的吸附剂专利和文献如下：

Industrial English Chemical Research(2005)1027-1042：以农业副产品制备的活性碳和活性碳纤维布为吸附剂，吸附溶液中六价铬离子。

Water Research(2005)1099-1104：用离子交换沸石为吸附剂，吸附溶液中的六价铬离子。

Water Research(2004)2424-2432：用胺化的聚丙烯腈纤维做吸附剂，吸附溶液中的六价铬离子。

Environmental Science & Technology(2003)4449-4456：以生物质壳聚糖材料为吸附剂，吸附溶液中的六价铬离子。

US4481087：以羟基氧化亚铁(FeO(OH))为原料，制备粉末状，高比表面的吸附剂，吸附溶液中的六价铬离子。

Chemistry of Materials(2002)4603-4610：用氨烃基硅烷修饰的介孔分子筛MCM-41和SBA-1做吸附剂，吸附溶液中的六价铬离子。

总之，虽然有多种吸附剂能够用于六价铬离子的吸附去除，但是存在着吸附量偏低，达到吸附平衡所需时间长或者制备过程需要昂贵的硅烷偶联剂等一些不可避免的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种以无机多孔材料为载体、表面富含有机功能基团的、结构独特有机-无机复合功能的用于吸附六价铬离子的吸附剂。

本发明的另一目的是提供一种用于吸附六价铬离子的吸附剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的用于吸附六价铬离子的吸附剂，其特征在于，该吸附剂包括硅基多孔材料载体，和通过功能化接枝反应负载在所述硅基多孔材料载体表面的杂环化合物功能基团；

所述硅基多孔材料载体为多孔硅胶载体或有序介孔二氧化硅载体；

所述杂环化合物功能基团中的杂环化合物为含氮的哌啶、咪唑、三氮唑、三唑钠杂环化合物或其盐类。

所述硅基多孔材料载体的比表面积为300～1500m²/g，孔径1～100nm，孔容0.4～2mL/g。

所述的有序介孔二氧化硅材料载体为硅胶载体、SBA载体或MCM系列有序介孔分子筛；其中SBA和MCM系列有序介孔分子筛是分别按美国加州大学圣巴巴拉分校和美国Mobil公司的制备方法合成。

本发明提供的用于吸附六价铬离子的吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硅基多孔材料载体加入到甲苯中，再加入有机硅烷偶联剂，常温搅拌或在溶剂回流温度下反应8～48小时，反应过程用N₂保护；反应后经过滤，洗涤，得到中间产物；

所述硅基多孔材料载体为多孔硅胶载体或有序介孔二氧化硅载体；

所述有机硅烷偶联剂为γ-氯丙基三甲氧基硅烷或γ-氯丙基三乙氧基硅烷；

所述硅基多孔材料载体与有机硅烷偶联剂的比例为1g载体/1～5mL有机硅烷偶联剂；

所述硅基多孔材料载体与溶剂甲苯的混合比例为1g硅基多孔材料载体加入10～100ml的有机溶剂；