[发明专利]一种羟基磷灰石改性介孔二氧化硅吸附材料的制备与应用

权利要求书

1.羟基磷灰石改性介孔二氧化硅吸附材料在吸附二价阳离子中的应用；

所述羟基磷灰石改性介孔二氧化硅吸附材料的制备方法，包括步骤如下：

（1）生物质材料除杂：将生物质材料粉碎，置于去离子水中浸泡过夜，过滤后用稀盐酸煮沸生物质材料，用去离子水清洗至中性，然后将洗净的生物质粉末在110-130℃下烘干；

（2）生物质材料热解：将步骤（1）制备的生物质粉末置于坩埚中放入马弗炉中煅烧，热解的气体环境为空气，热解温度为500-700℃，热解时间为2-6h，得到生物质灰；

（3）介孔二氧化硅的制备：采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）或聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123）作为模板剂；将模板剂、步骤（2）制备的生物质灰和去离子水混合，用NaOH或HCl调节混合液pH至6.0-8.0；将上述溶液在80℃下5-50r/min搅拌3-5h，溶液混合完全后，将其转移至有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，110℃以上反应5-10h，反应完成后冷却，然后将反应物固液分离，用去离子水洗涤固体反应物，然后干燥固体反应物，将干燥后的固体反应物置于马弗炉煅烧，温度为500-700℃，时间为3-7h，以除去模板剂，最终得到介孔二氧化硅；

（4）羟基磷灰石改性介孔二氧化硅，包括如下步骤：

①将介孔二氧化硅、质量浓度85%浓磷酸、去离子水混合均匀制得悬浊溶液作为溶液A；上述组分的混合顺序：先将质量浓度85%浓磷酸与去离子水混合均匀，然后加入介孔二氧化硅；

②将氢氧化钙、去离子水混合均匀制得悬浊溶液作为溶液B；

③将溶液A和溶液B混合，使得混合液中反应初始介孔二氧化硅：H₃PO₄：Ca(OH)₂的摩尔比为（1-10）：6：10，磷酸的摩尔浓度为0.075-0.3mol/L；在溶液混合后，持续搅拌并调节混合溶液pH至8.0-10.0，待pH值恒定不变，即为反应完成；然后将混合液固液分离，将固体反应物用乙醇冲洗，然后进行干燥，即得羟基磷灰石改性介孔二氧化硅；

步骤（1）中所述的生物质材料为富含硅元素的农业废弃物。

2.如权利要求1所述应用，其特征在于，步骤（1）中所述的生物质材料为稻壳、稻秸和玉米秸秆。

3.如权利要求2所述应用，其特征在于，步骤（1）中生物质材料粉碎后，选择10-80目之间的生物质粉末；

步骤（1）中稀盐酸煮沸时间为4h。

4.如权利要求1所述应用，其特征在于，步骤（2）中热解温度为600℃；

步骤（2）中热解时间为4h。

5.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述步骤（3）中十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为模板剂时，模板剂：生物质灰：去离子水的摩尔比为0.6：2：130、0.8：2：130或1.0：2：130之一。

6.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述步骤（3）中聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123）作为模板剂时，模板剂：生物质灰：去离子水的摩尔比0.017：1：136。

7.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述步骤（3）中反应物在马弗炉中的煅烧温度为600℃；

所述步骤（3）中反应物在马弗炉中的煅烧时间为5h。

8.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述步骤③混合液中反应初始介孔二氧化硅：H₃PO₄：Ca(OH)₂的摩尔比为1：6：10，磷酸的摩尔浓度为0.15mol/L。

9.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述步骤③中用0.1M的NaOH溶液调节溶液A和溶液B的混合液pH至10.0。

10.如权利要求1-9任一项所述应用，其特征在于，所述羟基磷灰石改性介孔二氧化硅在去除废水中Cd²⁺的应用。