[发明专利]一种三价铬离子吸附剂的制备方法

说明书

本发明属于功能材料制备领域，主要涉及到一种三价铬离子吸附剂的制备方法。该方法利用硅烷偶联剂对介孔材料进行氨基功能化，然后通过2‑乙酰噻吩与介孔材料表面的氨基发生席夫碱反应，将2‑乙酰噻吩嫁接到介孔材料上，获得高性能三价铬离子吸附剂。该吸附剂通过介孔材料与有机分子的巧妙结合，不仅可以显著提高介孔材料对三价铬离子的吸附能力，而且可以解决有机分子在实际应用中生物兼容性差，毒副作用强，不易回收等缺点。该方法简单、灵活，易于操作，实用性强，具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明属于功能材料制备领域，主要涉及到一种三价铬离子吸附剂的制备方法。

背景技术

由于现代工业的快速发展，滋生出大量环境污染问题。近年来，重金属污染水环境的问题层出不穷，如大量的含有重金属离子（铬、铅、锌、铜、钴、镍、锡）的废物被排入水中，直接或间接的进入人体中，引发了一系列的疾病。因此，有效治理重金属污染问题已成为当前研究领域的热点。介孔材料具有均一有序、结构稳定的孔道，较大的比表面积以及孔径可调的特性，作为重金属离子吸附剂，已得到研究者的关注。

然而，由于单纯介孔材料的化学活性不高，离子交换能力差，极大地限制了它的应用前景。为此，人们利用介孔材料上的Si-OH，将其他有机官能团嫁接到介孔材料上，强化其吸附重金属离子的能力。Huang等人报道氨基改性后的SBA-15介孔分子筛对重金属离子（Mn²⁺、 Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Pb²⁺、Ag⁺）的吸附能力要高于未改性的SBA-15介孔分子筛的吸附能力（Journal of Hazardous Materials, 2008, 152, 690）。Kothalawala等利用EDTA对介孔硅材料进行修饰，对去除铬（Ⅲ）离子有一定的效果（Journal of Colloid and InterfaceScience, 2013, 392, 57），但吸附能力并不理想。目前，对铬（Ⅲ）离子吸附剂的研究报道较少，仅局限于常规官能团（-NH₂，-SH，-CH=CH₂，-COOH）对介孔材料的修饰，没有真正体现到有机分子的多样性和多功能性。因此，开发一种高效铬（Ⅲ）离子吸附剂迫在眉睫，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种三价铬离子吸附剂的制备方法。该方法通过氨基改性后的介孔材料与2-乙酰噻吩进行席夫碱反应，得到2-乙酰噻吩改性介孔材料。在介孔材料引入了2-乙酰噻吩基团，不仅解决了单独使用有机分子生物兼容性差、毒副作用强、水溶性差等缺点，而且显著提升了介孔材料的吸附能力。

本发明的技术方案是：

一种三价铬离子吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）介孔材料的氨基功能化：

将1~5 g的硅烷偶联剂与60~180 mL有机溶剂配制成混合液，把1~5 g介孔材料样品分散到上述混合液中，在惰性气体保护下，在80~120 ℃加热搅拌回流8~24小时后，洗涤、抽滤，在60~120℃下干燥24小时，获得氨基改性介孔材料；

（2）介孔材料表面嫁接2-乙酰噻吩基团：

将1~5 g步骤（1）中合成的氨基改性介孔材料倒入装有100~200 mL有机溶剂的三口烧瓶中，滴加0.1~1 mL冰醋酸，在惰性气体保护下搅拌2~10 min；然后将浓度为0.2~1mol/L的2-乙酰噻吩溶液加入到上述三口烧瓶中，在80~120 ℃下搅拌回流8~24小时；反应完成后，洗涤、抽滤，在60~120℃下干燥24小时，得到2-乙酰噻吩改性介孔材料，即三价铬离子吸附剂。

其中，所述介孔材料是介孔壳聚糖、介孔SiO₂中的一种，介孔SiO₂为SBA-15介孔分子筛或MCM-41介孔分子筛。