[发明专利]一种含锆硅基吸附剂、其制备方法及该吸附剂去除水中亚甲基蓝的应用

说明书

本发明涉及一种含锆硅基吸附剂、其制备方法及该吸附剂去除水中亚甲基蓝的应用，所述含锆硅基吸附剂以无定形介孔二氧化硅为骨架，金属元素锆均匀分布于骨架表面及骨架内部，并且锆与骨架形成Zr‑O‑Si物质。本发明提供的含锆硅基吸附剂无毒，不会对水体产生二次污染，比表面积、孔体积及孔径适中，对吸附亚甲基蓝吸附量大，且吸附选择性好，便于回收再利用，在含工业染料废水处理领域有广泛利用前景。

技术领域

本发明属于水、废水或污水的吸附法处理技术领域，具体涉及一种含锆硅基吸附剂、其制备方法及该吸附剂去除水中亚甲基蓝的应用。

背景技术

各种染料的生产和消费行业如纺织、皮革、造纸、印刷和制药等都会产生大量被合成染料污染的有毒废水。染料废水组成十分复杂，随染料品种和生产工艺的不同而有很大变化。部分染料如亚甲基蓝在各行业被大量使用，其具有复杂的芳族结构，甚至具有生物毒性，化学稳定性强，生物可降解性差，该类有机染料多具有显色基团，色度较高，可阻碍光渗透到水中，抑制植物的光合作用，阻碍微生物的生长，因此必须予以脱除。

目前处理染料废水的方法主要有絮凝沉淀法、生物降解法、化学氧化法及吸附法等。其中，吸附法成本低廉、操作简单，且在去除有机染料时，不会引起二次污染。因此吸附法去除染料废水具有广阔的应用前景。吸附法多采用比表面积大的多孔性吸附材料，通过吸附质和吸附剂之间的各种物理和化学相互作用，将污染物吸附到吸附剂上。高效稳定的吸附剂是实施该法的关键。

常见的处理染料废水的吸附剂有活性炭、改性介孔硅等，活性炭虽然具有成本低，可吸附多种污染物的优点，但是其吸附选择性差，对亚甲基蓝吸附容量低。介孔二氧化硅材料具有孔道结构丰富、比表面积和孔体积大、表面羟基丰富、物理化学性质稳定，易对其进行修饰改性的优点，逐渐得到应用。多孔二氧化硅材料吸附污染物后可通过过滤回收、酸洗、焙烧或萃取等工序回收利用，大幅降低成本，在环保及工业化生产等领域的应用前景广阔。然而，纯二氧化硅材料具有酸性弱、离子交换容量小的缺点。解决这个问题常用的处理方法是通过浸渍法在硅骨架或外表面掺杂金属，以增加介孔硅的活性中心，提高有机化合物的吸附容量和选择性。但是浸渍法所制备的吸附剂活性位点接枝不牢固，随着吸附剂的使用活性位点逐渐迁移流失，降低了吸附剂的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种含锆硅基吸附剂、其制备方法及该吸附剂去除水中亚甲基蓝的应用，该含锆硅基吸附剂对亚甲基蓝吸附容量大，选择性好，在染料废水治理方面具有良好的应用前景。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种含锆硅基吸附剂，所述吸附剂以无定形介孔二氧化硅为骨架，金属元素锆均匀分布于骨架表面及骨架内部，并且锆与骨架形成Zr-O-Si物质。本发明中锆与骨架通过形成Zr-O-Si物质进行结合，有效地将锆掺入骨架中。

按上述方案，所述无定形介孔二氧化硅平均孔径为6～30nm，孔体积为0.7～1.3cm³/g，比表面积为200～500m²/g。

本发明还包括上述含锆硅基吸附剂的制备方法，具体步骤如下：

1)将羟乙基纤维素加入水中，加热搅拌溶解得到羟乙基纤维素溶液，然后在80-90℃条件下滴加偏硅酸钠水溶液，充分搅拌均匀，然后用酸溶液调节体系pH值至5-6，搅拌1-3h，然后降温至20-30℃，继续搅拌12-24h，停止搅拌后静置12-24h，随后加入锆盐溶液，搅拌均匀，再用碱液调节体系pH值至4-10，得反应液；

2)将步骤1)所得反应液置于水热反应釜中，水热晶化反应后将固体产物离心、洗涤、干燥，再研磨、焙烧得到固体吸附剂(Zr-HMS)。

按上述方案，步骤1)所述羟乙基纤维素粘度为250-450mpa·s，25℃。

按上述方案，步骤1)所述羟乙基纤维素溶液质量浓度为0.6-1％。