[发明专利]一种工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶

权利要求书

1.一种工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶，其特征在于：包括质量比10:0.5-2的含钛硅基凝胶液、活化矿石悬浮液；其中，含钛硅基凝胶液中钛元素以氧化钛/海泡石纤维复合材料为原料添加，且含钛硅基凝胶液中硅钛摩尔比为180-200:1；活化矿石悬浮液中包括复合矿石粉、AMPS/AM的二元共聚物、聚乙烯醇溶液、木质素磺酸钠，且四者质量比为1:0.3-0.5:4-5：0.1-0.15。

2.根据权利要求1所述的工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶，其特征在于，所述氧化钛/海泡石纤维复合材料的制备方法为：取适量钛酸丁酯溶于无水乙醇溶液中，40℃恒温震荡处理20-30min，再在搅拌条件下向其中加入0.5-1.5mol/L的盐酸溶液，调节pH值为3.5-3.8后向其中加入壳聚糖/聚乙二醇溶液，35-40℃搅拌处理30-60min，得A液备用；取适量海泡石纤维，先置于乙醇水溶液中浸泡30min，取出蒸馏水清洗2-3次，然后加入A液中，超声处理20-30min，然后在45-50℃条件下，梯度搅拌处理，随后自然冷却至室温，静置12-24h，离心干燥，梯度煅烧处理，即得氧化钛/海泡石纤维复合材料。

3.根据权利要求2所述的工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶，其特征在于：所述壳聚糖/聚乙二醇溶液中壳聚糖、聚乙二醇、水的质量比为0.1-0.5:1：1-2；所述氧化钛/海泡石纤维复合材料中氧化钛含量占总质量的8.4-10.7％。

4.根据权利要求2所述的工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶，其特征在于：所述梯度搅拌为从300rpm的速率每10min递减50r至50rpm，并以50rpm的速率保持搅拌2-3h；所述梯度煅烧为以4℃/min的速率升温至400℃，随后按50℃/h的速率升温至500℃，并以500℃的温度保持煅烧1-3h。

5.根据权利要求1所述的工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶，其特征在于：所述含钛硅基凝胶液采用溶胶-凝胶法制备，以硅酸四乙酯为硅源、氧化钛/海泡石纤维复合材料为钛源、盐酸/草酸混合酸为酸性剂、氨水为碱性催化剂，其中，酸性剂中盐酸浓度为1mol/L，草酸浓度为0.5-1mol/L。

6.根据权利要求1所述的工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶，其特征在于：所述复合矿石粉包括海泡石、珍珠岩、海绵铁，三者质量比为10:4-6:1.5-2.5，所述复合矿石粉球磨粉碎至粒径小于0.5mm，其中粒径小于0.2mm的占比80wt％以上，粒径小于0.05mm的占比15wt％以上。

7.根据权利要求1所述的工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶，其特征在于，所述活化矿石悬浮液制备方法为：按质量比取料，将复合矿石粉置于5倍聚乙二醇溶液中超声分散5-10min，随后30rpm搅拌30min，过滤取出后在惰性氛围下加热处理1-3h，备用，惰性氛围为Ar/N₂混合气源，两者流量比为1:0.3；将AMPS/AM的二元共聚物加入聚乙烯醇溶液中，45℃恒温震荡处理0.5-2h，然后将加热处理后的复合矿石粉、木质素磺酸钠加入其中，搅拌均匀后，继续向其中通入惰性气体，40-50℃保持至少20min，即得活化矿石悬浮液，惰性气体也为Ar/N₂混合气源，两者流量比为1:0.5。

8.根据权利要求1-7任一项所述的工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶，其特征在于，制备方法为：向含钛硅基凝胶液中加入适量改性剂，50℃搅拌10-20min，然后将活化矿石悬浮液在搅拌条件下按梯度含量分批次加入其中，置于真空箱内凝胶化处理，取出后室温陈化15-20h，依次进行分段干燥和煅烧，即得。

9.根据权利要求8所述的工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶，其特征在于：所述改性剂为十六烷基三甲基溴化铵/三甲基氯硅烷混合物，十六烷基三甲基溴化铵、三甲基氯硅烷两者摩尔比为1:0.5-0.7。

10.根据权利要求8所述的工业重金属废水吸附用矿石掺杂硅基气凝胶，其特征在于：所述按梯度含量分批次加入具体为将活化矿石悬浮液按40％、30％、20％、10％依次加入其中，每两次添加间隔为10min；所述分段干燥和煅烧具体为先依次在40℃、80℃、120℃、150℃、180℃干燥处理3h、3h、2h、2h、1h，然后依次在450℃、500℃、550℃、600℃、650℃煅烧处理1h、0.5h、0.5h、0.5h、0.5h。