[发明专利]一种双官能化有序介孔氧化硅吸附剂的制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于改性吸附材料领域，具体涉及一种双官能化有序介孔氧化硅吸附剂的制备方法和应用。 

背景技术

近年来，内分泌干扰物因其对人类和动物的内分泌系统的干扰作用而引起世界范围内的关注。烷基酚是一类在水环境中广泛存在的内分泌干扰物，目前在国内外的河流和湖泊中均有检出，嘉陵江和长江重庆段河流中壬基酚的最高浓度可达6.85 μg/L[刘易，夏四清，陈玲等. 净水技术, 2007, 26(6): 7-11]。虽然烷基酚在水体中的含量极低，通常为μg/L甚至ng/L，但这类物质具有脂溶性且难生物降解，易生物富集的特性，因此在含量极低的情况下也会对生物体造成极大的危害。目前，我国的有机废水的处理以生物法为主，但是在有机废水的处理过程中，微生物总是优先分解高浓度低毒性的有机物，而烷基酚这类低浓度有机物则难以被去除，并且烷基酚会抑制微生物活性，导致其更难以被去除。吸附法具有操作简便、效率高、不受污染物毒性抑制等优点。制备出能靶向吸附烷基酚（庚基酚、辛基酚、壬基酚、癸基酚及相关的长链烷基酚）的吸附材料，是本发明的重点。烷基酚污染中以壬基酚分布最广，且属于联合国UNEP制定的持久性有毒化学污染物，因此本专利选择壬基酚为代表物。 

有序介孔氧化硅以其高比表面积、孔径可调和易于有机官能化而受到越来越多研究者的关注。目前，对有序介孔氧化硅的开发利用主要集中在有机改性上。有序介孔材料表面嫁接有机基团后，能够选择性吸附去除水中的有机物。例如，Inumaru等表明用辛基嫁接的MCM-41对烷基酚和烷基苯胺类物质有明显的选择性吸附作用[Inumaru K, Kiyoto J, Yamanaka S. Chemical Communications. 2000(11): 903-904.]。由于单官能团改性的介孔二氧化硅对低浓度有机污染物的吸附能力仍然有限，因此引入多官能团的协同效应以克服这个限制。多官能化吸附剂比起单官能化吸附剂具有更强的吸附作用力和吸附容量。蔡亚岐等人采用分步法制备疏水基团和亲水基团修饰的钛酸纳米管，用C18修饰经氨丙基修饰的亲水性钛酸纳米管或用氨丙基修饰经C18修饰后的疏水性钛酸纳米管，其制备过程较为复杂（中国专利申请号：200910148390.6）。介孔氧化硅材料表面有大量的硅羟基，其比钛酸纳米管更易表面官能化。目前还没有同时负载3-氨丙基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷的双官能化介孔氧化硅材料的报道。因此，本发明以用3-氨丙基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷为有机硅烷改性剂，提出了一种同时用这两种有机官能团对介孔氧化硅材料进行表面修饰的方法，所制备的材料能够从废水中靶向吸附壬基酚，具有很强的吸附能力。 

  

发明内容

本发明的目的在于提供一种双官能化有序介孔氧化硅吸附剂的制备方法和应用，该有序介孔氧化硅对水溶液中烷基酚具有良好的靶向吸附性能。 

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现： 

本发明以有序介孔氧化硅为载体，以3-氨丙基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷为有机改性剂，通过有机改性制备双官能化有序介孔氧化硅吸附剂。

本发明所述的双官能化有序介孔氧化硅吸附剂的制备方法， 以有序介孔氧化硅为载体，以3-氨丙基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷为有机改性剂，通过有机改性制备双官能化有序介孔氧化硅吸附剂。包括以下几个步骤： 

（1）将有序介孔氧化硅在60~100 ℃下烘干6~12 h，得到预处理后的有序介孔氧化硅；

（2）取步骤（1）得到的预处理后的有序介孔氧化硅，加入甲苯，然后加入3-氨丙基三甲氧基硅烷和十六烷基三甲氧基硅烷，在油浴恒温加热磁力搅拌器中搅拌反应，反应结束后抽滤，用异丙醇清洗1~2 h，干燥，得到双官能化有序介孔氧化硅吸附剂。

上述方法中，步骤（1）中所述有序介孔氧化硅材料为MCM-41、SBA-15或MCF。 

上述方法中，步骤（2）中有机介孔氧化硅和甲苯的投加比为8 g/L~15 g/L。 

上述方法中，步骤（2）中所述有序介孔氧化硅：3-氨丙基三甲氧基硅烷：十六烷基三甲氧基硅烷的添加量摩尔比为: 8.3: 0.125~1: 1~2。 

上述方法中，步骤（2）中所述搅拌的搅拌温度为90~110 ℃，搅拌转速为5~10 r/min；所述反应的时间为6~12 h。 

上述方法中，步骤（2）中烘干为将样品放置在烘箱中，在60~100 ℃下干燥6~12 h。 

一种双官能化有序介孔氧化硅吸附剂应用于靶向吸附水体中的烷基酚。