[发明专利]一种介孔复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种介孔复合材料及其制备方法与应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将稀土金属盐、介孔材料与醇溶液进行第一混合，固液分离后进行第一干燥，得到固体混合物；(2)将碱溶液与步骤(1)所得固体混合物进行第二混合，固液分离后进行第二干燥，得到所述介孔复合材料。本发明中利用稀土金属盐在介孔材料中与碱溶液反应生成具有氧空位的稀土氧化物，所述具有氧空位的稀土氧化物与介孔材料构成复合材料，得到的具有选择性吸附作用的介孔复合材料，本发明所述介孔复合材料具有吸附效率高、选择性强且制备方法环保的优点，可广泛用于含砷废水的处理，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及一种介孔复合材料，尤其涉及一种介孔复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

砷(As)在环境中广泛存在，多以无机砷的形态分布于许多矿物中；目前环境中砷污染主要来自以砷化物为主要成分的农药，冶金工业和矿物燃料燃烧。在工业生产、冶金过程中会排放大量含有重金属元素的工业废水，其中的无机As可以抑制酶活性，抑制细胞线粒体呼吸作用，影响DNA修复机制，长期接触无机As会对人和动物体内许多器官产生影响，如造成肝功能异常，呼吸系统癌症。水环境中砷主要以As³⁺和As⁵⁺的各类弱酸、弱酸盐形式存在，它们大多为可溶性化合物，容易随水发生迁移。目前，处理含砷废水的方法主要有沉淀法、离子交换法、生物法、膜法和吸附法等。沉淀法除砷技术较为完善，应用较为广泛，但会产生大量废渣，造成二次污染，除砷效率低。离子交换法适用于处理量不大、组成单一、回收价值高的废水，但其处理工艺复杂、成本高，难以实现工业化生产。生物法中微生物对周边环境的要求很严格，因砷具有毒性，用此法处理水中的砷目前尚处在起步阶段。膜分离法处理成本较高，难以大规模应用。吸附法由于简单易行、去除效果好、能回收废水中的砷、对环境不产生或很少产生二次污染，且吸附材料来源广泛、价格低廉、可重复使用等优势而备受人们关注。但是，现有技术中的吸附材料选择性较差，吸附材料在吸附水中砷的同时，也会吸附水中共存的其他金属离子。这将增加后续砷资源化回收利用的处理工序和成本。

CN103521197A公开了一种可用于废水中稀土离子吸附回收的轻稀土离子印迹介孔分子筛吸附剂的制备方法。本发明首先以正硅酸乙酯作为硅源，制备介孔分子筛前驱悬浮液。然后再利用稀土印迹离子诱导氨基硅烷在介孔分子筛前驱液中耦合，形成稀土离子-氨基硅烷聚合物-介孔分子筛复合物。最后再去除复合物中的稀土离子即可得到稀土离子印迹的介孔分子筛吸附剂。但是，该用于处理稀土废水的轻稀土离子印迹吸附剂的制备方法复杂，制备成本高且吸附选择性差。

CN104624158A公开了一种稀土离子吸附材料的制备方法及选择性回收吸附稀土离子的应用。本发明以马来酸酐为原料，以高比表面介孔硅为支撑材料，制备稀土离子吸附材料的方法，选择性对的具有极高价值的稀土离子的吸附分离性能。但是该稀土离子吸附材料的选择性差且制备方法复杂，难以大规模推广使用。

CN106334537A公开了一种磁性介孔二氧化硅表面印迹聚合物吸附材料及其制备方法。首先，采用硅烷偶联剂对磁性介孔二氧化硅进行改性，然后接枝引发剂，最后通过表面印迹技术和电子活化再生原子转移自由基聚合制备表面印迹吸附材料。同样的，该磁性介孔二氧化硅表面印迹聚合物吸附材料的选择性吸附能力较差，在吸附水中砷的同时，也会吸附水中共存的其他金属离子，会增加后续砷资源的回收利用成本。

目前公开的介孔复合材料都有一定的缺陷，存在制备方法复杂、制备成本高、选择性吸附能力差的问题。因此，开发一种新型的介孔复合材料及其制备方法至关重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种介孔复合材料及其制备方法与应用，所述制备方法中利用稀土金属盐在介孔材料中与碱溶液反应生成具有氧空位的稀土氧化物，所述具有氧空位的稀土氧化物与介孔材料构成复合材料，得到的具有选择性吸附作用的介孔复合材料，本发明所述介孔复合材料具有吸附效率高、选择性强且制备方法环保的优点，可广泛用于含砷废水的处理，具有较好的应用前景。