[发明专利]一种含偕胺肟基的改性硅胶吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于改性硅胶吸附剂领域。特别是涉及针对吸附溶液中重金属铜离子的含偕胺肟基的改性硅胶吸附剂及其制备方法。

 

背景技术

众所周知，随着我国国民经济的快速发展，环境污染及其衍生的经济及社会问题日益显现。水环境的保护、恶化及治理亦越来越引起社会各界的广泛关注，特别是对重金属污染水体的治理。研究和开发实用新型治理技术对水资源保护、人类生命健康及经济、社会的可持续发展极具理论及实际意义。

在众多重金属水体处理技术中，水体重金属离子的吸附富集因方法简单，操作简易和去除效率高等诸多优势已成为这方面理论及实际应用的研究热点。高学超等人在《应用化学》，2010,27（3）:313-316发表的“接枝型偕胺肟树脂/SiO₂功能复合微粒的制备”一文中，采用溶液聚合法，将丙烯腈接枝到经过KH570改性的硅胶颗粒上，后经过偕胺肟反应，制得含偕胺肟基团的吸附材料。但仍存在以下不足：①吸附平衡时间长；②对低浓度重金属吸附效果不佳；中国专利CN101596449A，一种偕胺肟基提铀吸附剂的制备方法，该专利将丙烯腈粉末与溶胶凝胶制备的二氧化钛共混肟化，制得杂化偕胺肟基提铀材料，但仍存在以下不足：①所得材料机械强度不够；②材料对铀的吸附量不高；中国专利CN101357325A，一种含偕胺肟基和羧基的球形纤维素螯合吸附剂及其制备方-法，该专利利用丙烯腈与纤维素接枝共聚，后经皂化，肟化，制得一种含有偕胺肟基和羧基的球形纤维素螯合吸附材料，但仍存在以下不足：①接枝度不高；②材料吸附选择性不高；③材料比表面积不够大导致吸附效果不佳。中国专利 CN101954268A，一种水体重金属离子吸附剂的制备方法，该专利利用巯基化合物改性纳米二氧化钛，制得一种含有巯基的纳米二氧化钛吸附材料，但仍存在以下不足：纳米级吸附材料用后不易分离，可能引起二次污染。

为了克服这些不足，本发明将化学性质稳定、机械强度高的硅胶吸附剂进行改性得到含有偕胺肟基的改性硅胶吸附剂，用其吸附废水中的重金属铜离子。

发明内容

解决的技术问题：本发明克服现有技术的不足而提出一种含偕胺肟基的改性硅胶吸附剂及其制备方法，本发明通过对化学性质稳定、机械强度高的硅胶吸附剂进行改性，得到含偕胺肟基的改性硅胶吸附剂，并利用赋予其的特定理化性质脱除水体重金属铜离子。

技术方案：本发明采用无机材料硅胶与有机材料丙烯腈复合制备一种含偕胺肟基的改性硅胶吸附剂，其结构式为:

根据本发明所述的一种含偕胺肟基的改性硅胶吸附剂，其特征在于由以下步骤制备而得：

步骤一，活化：将30g 100-200目的柱层析硅胶置于150mL体积浓度为5%的甲基磺酸溶液中，在90℃下冷凝回流并持续搅拌4小时，反应完成后用蒸馏水重复冲洗直至洗涤液呈中性，并于50℃下真空烘干24小时；

步骤二，浸渍：将10g步骤一得到的活化硅胶加入到400mL KH580的甲苯溶液中，其中KH580的体积浓度为2%，在90℃下冷凝回流并持续搅拌24小时，滤得粗颗粒，然后以甲苯为提取剂在索氏提取器中提取24小时，去除硅胶表面未反应的KH580，得到浸渍颗粒；

步骤三，干燥：将步骤二得到的浸渍颗粒在50℃下真空干燥24小时，得到干燥颗粒；

步骤四，改性：

（1）将5g步骤三得到的干燥颗粒加入到100mL丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺溶液中，其中丙烯腈的体积浓度为15%，然后通入氮气，排除瓶中的空气，再加入0.05-0.2g引发剂偶氮二异丁腈，在75℃下冷凝回流并持续搅拌5小时，反应后过滤得到一次改性颗粒，以N,N-二甲基甲酰胺为提取剂在索氏提取器中提取24小时，去除硅胶表面未反应的丙烯腈，得到浸渍一次改性颗粒，并于50℃下真空烘干24小时，得到烘干一次改性颗粒；

（2）将20mL浓度为1mol/L的盐酸羟胺溶液与20mL浓度为1mol/L的碳酸钠溶液混合，后加入1g步骤四（1）中得到的烘干一次改性颗粒,然后通入氮气，去除瓶中的空气，在70℃下冷凝回流并持续搅拌6小时，反应后过滤得到二次改性颗粒，再用蒸馏水反复洗涤净化至洗涤液为中性，得到净化二次改性颗粒，并在50℃下真空烘干24小时，得到烘干二次改性颗粒，即为含偕胺肟基的改性硅胶吸附剂成品。