有机‑无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及介孔材料制备和汞离子吸附等技术领域，具体涉及一种有机‑无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法。该方法以硅藻土、聚丙烯酸为原料，加入NaOH，通过采用在合适温度下碱熔法，生成高活性硅酸钠，然后以十六烷基三甲基溴化铵为模板，添加不同含量的聚丙烯酸，转移到反应釜里面在一定温度下，反应一定时间，抽滤干燥，通过萃取，除去表面活性剂，最终获得有机‑无机介孔杂化材料。本发明专利技术用萃取法去除模板剂，回收萃取液可以重复使用十六烷基三甲基溴化铵，该工艺所需原料来源丰富，制备工艺简单，节约成本，该吸附剂有很强的抗酸抗碱等能力，而且使用方便，适合处理工业废水的重金属的吸附。

Preparation method of organic inorganic hybrid mesoporous materials for adsorption of mercury ion

The present invention relates to the technical field of the preparation of mesoporous materials and adsorption of mercury ion, particularly relates to a method for preparing organic inorganic hybrid mesoporous materials for adsorption of mercury ion. The method using diatomite and polyacrylic acid as raw material, adding NaOH, alkali fusion method at appropriate temperatures by generating high activity of sodium silicate, then sixteen alkyl three methyl bromide as template, polyacrylic acid with different content, transfer to the reactor in a certain temperature, reaction time, filtration through drying, extraction, removal of surfactant, finally obtain organic inorganic hybrid mesoporous materials. The invention uses extraction to remove the template, can be reused sixteen alkyl three methyl bromide recovery extraction liquid, this process needs a rich source of raw materials and the preparation process is simple, cost saving, the adsorbent has strong acid alkali resistant ability, and easy to use, suitable for the adsorption of heavy metal wastewater treatment the.

【技术实现步骤摘要】
有机-无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法
本专利技术涉及介孔材料制备和汞离子吸附等
，具体涉及一种有机-无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法。
技术介绍
汞是“五毒”(汞、铅、铬、镉和砷)之首，属于毒性最强的元素之一，但由于汞特殊的物理化学性质使其在化学工业、电器仪器工业、冶金业、医疗工业都具有不可替代的用途。汞的广泛分布于大气、水、土壤和生物等环境介质中，几乎所有的矿石中都含有汞，火山活动、地壳运动等使汞进入大气造成污染；火力发电、垃圾焚烧及以化石燃料为动力的冶金、水泥行业等人为原因造成的汞排放才是汞污染的重要来源，其中又以燃煤释放为主；氯碱工业、塑料工业、电池工业和电子工业等排放的废水，是水体中汞的主要来源。水中的汞通过气化作用及二甲基化作用迁移进入大气，大气中气态和颗粒态的汞随风飘散，可通过沉降作用可降落到水体中，土壤中的汞也会被降水冲洗进入地面水和地下水中，严重威胁人类生存和生活。正因为汞具有持久性，易迁移性，生物富集性和生物毒性等特性，因此成为重要的环境有毒有害物质，对人体健康和生态幻境造成巨大的威胁。汞及其化合物可以通过大气、水体、土壤、生物链等方式在全球传播。因此，被联合国环境规划署列为全球性污染物，已经成为中国乃至全球优先防治的污染物之一。目前，如何有效地处理重金属汞的污染，是环境、材料、工程等领域研究的重要课题。作为一种新型纳米材料，介孔材料可作为合成其他纳米材料的模板，已成为目前学术界研究的焦点之一。介孔材料在孔径尺寸上具有较微孔或大孔材料更多的优势，同时还具有纳米尺寸上连续均一可调的孔径、较大的比表面积和孔体积、多种规则有序的孔道结构，通过改变合成参数又能调控宏观形貌并且可进行表面基团官能化等一系列优点，这些优势赋予了介孔材料在大分子催化、精细化工、生物大分子吸附分离、传感,药物传递等领域巨大的应用前景。介孔MCM-41材料具有非常高的比表面积和孔容，可以大量快速地吸附各类分子。因此，在水处理中有着广泛的应用。有序介孔材料作为吸附材料的优越性，在于具有可调的均一介孔孔径、稳定的骨架结构、易于修饰的内表面、一定的壁厚且易于掺杂的无定型骨架、高的比表面积，所以广泛用作功能材料、吸附剂、催化剂及其载体。近些年来，无机纳米材料与聚合物复合制备有机/无机纳米复合材料成为现代材料技术发展的重要方向，有机/无机纳米复合材料指一种或多种组分以纳米级的微粒构成的一类新型复合材料。因其分散相尺寸介于宏观与微观之间的过渡区域，纳米相与其它相间可以通过化学键作用或物理作用在纳米水平上复合，介孔二氧化硅有丰富的羟基官能团，而且制备时形貌可控、无毒无味无污染，通过介孔二氧化硅与有机高分子复合制备有机/无机纳米复合材料，去除水中重金属离子也被国内外环境工作者所热衷。这种复合材料不仅可以保持有机物和无机物各自的优点，而且具备单一有机物或无机物所不具备的性能。所以，基于二氧化硅制备的有机/无机纳米复合材料用于环境处理中具有广阔研究价值和应用前景。聚丙烯酸钠是一种线状、可溶性的高分子化合物，其分子链上的羧基由于静电相斥作用，使曲绕的聚合物链伸展，促成具有吸附性的功能团-羧酸根负离子外露到表面，这些负离子使大分子链附近存在强大的静电力，具有很强鳌合重金属的能力，而且它与无机硅酸盐也有很强的亲和力。硅藻土是以硅藻遗骸为主的一种生物成因的硅质沉积岩，主要成分为无定型SiO2，中国低品位硅藻土资源丰富，以低品位硅藻土矿选后的硅藻精土为原料，采用水热碱溶法制备硅酸钠，作为合成介孔材料的原料，这种碱溶法不仅降低生产成本低，而且可以开发出新的具有高附加值的产品。目前，以硅藻土和聚丙烯酸钠为原料来合成介孔材料MCM-41吸附汞离子的研究目前尚未见报道。
技术实现思路
针对水体中Hg2+离子对环境的污染问题，本专利技术的目的在于提供一种有机-无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法，利用该功能吸附剂有效的去除水体中的汞离子。本专利技术的技术方案是：一种有机-无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法，按照以下步骤进行：(1)首先将硅藻土研磨成粉末，经200目标准分样筛过筛后，加入浓度为30～50wt％的硫酸按固液比1:(3～5)，机械搅拌，加热70～90℃，处理5～10h，然后用蒸馏水洗涤到中性，抽滤，放入干燥箱中于50～100℃下干燥20～30h，最后放入马弗炉里面于400～500℃下，加热3～5小时之后密封备用；(2)取步骤(1)处理过的硅藻土，加入2.0～3.0g的NaOH，再加入20～30g蒸馏水，放入圆底烧瓶油浴加热到100～200℃，反应4～6h，取2.0～5.0g十六烷基三甲基溴化铵溶于20～100g蒸馏水，加热直到全部溶解备用，然后将十六烷基三甲基溴化铵溶液加入到烧瓶中，滴加0.2～2ml乙醇并搅拌20～40min，把烧瓶里面的液体转移到反应釜里面，然后滴加1.0～5.0g聚丙烯酸，通过浓度为30～50wt％的H2SO4溶液或浓度为30～50wt％的NaOH溶液来调节pH，搅拌20～40min，然后放入烘箱晶化处理；(3)将反应釜的产物离心干燥10～15h，然后将0.1～0.5g硝酸铵溶于40～60ml的乙醇作为萃取液，取0.5～2.0g产物加入萃取液，于70～90℃加热，萃取1～3h，反复操作1～3次，抽滤干燥20～30h，密封保存产品。所述的有机-无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法，步骤(2)中，n(十六烷基三甲基溴化铵)/n(Si)摩尔比＝0.05～0.4，m(聚丙烯酸)/(硅藻土)质量比＝0.1～0.8。所述的有机-无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法，步骤(2)中，晶化温度控制90～130℃，晶化时间控制18～48h。本专利技术的特点及其有益效果是：1.本专利技术的技术方案是以硅藻土为原料，加入NaOH，通过采用在合适温度下碱熔法，生成高活性硅酸钠，然后以十六烷基三甲基溴化铵为模板，添加不同含量的聚丙烯酸，转移到反应釜里面在一定温度下，反应一定时间，抽滤干燥，通过萃取，除去表面活性剂，最终获得有机-无机介孔杂化材料。2.本专利技术采用介孔材料具有非常高的比表面积和形貌可控的孔容，而且有丰富的羟基官能团，可以快速吸附各类分子。聚丙烯酸大分子链上的羧基对重金属有很强鳌合作用，而且它也与硅酸钠有很强的亲和力。3.本专利技术功能材料不仅可以保持介孔材料和聚丙烯酸各自的优点，具备单一有机物或无机物所不具备的性能，而且无论在酸或碱环境下，其都具有很强的吸附量和去除率，此外也不会引起水体二次污染。4.本专利技术的工艺简便易行，无需昂贵的设备和苛刻的生产条件，制备的材料形貌可控、无毒无味无污染，且可以重复使用该表面活性剂，将大大降低成本，适合工业废水中汞离子的吸附。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的介孔MCM-41材料的FT-IR谱图。其中，横坐标wavenumber为波数量程(cm-1)，纵坐标T为透光率(％)。图2为本专利技术实施例2制备的介孔MCM-41材料的XRD谱图。其中，横坐标2θ为衍射角度(degree)，纵坐标Intensity为强度。图3为本专利技术实施例中介孔MCM-41材料不同晶化时间的吸附量和去除率关系图。具体实施方式在具体实施过程中，本专利技术有机-无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法，按照以下步骤进行：(1)首先将硅藻土研磨成粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机‑无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：(1)首先将硅藻土研磨成粉末，经200目标准分样筛过筛后，加入浓度为30～50wt％的硫酸按固液比1:(3～5)，机械搅拌，加热70～90℃，处理5～10h，然后用蒸馏水洗涤到中性，抽滤，放入干燥箱中于50～100℃下干燥20～30h，最后放入马弗炉里面于400～500℃下，加热3～5小时之后密封备用；(2)取步骤(1)处理过的硅藻土，加入2.0～3.0g的NaOH，再加入20～30g蒸馏水，放入圆底烧瓶油浴加热到100～200℃，反应4～6h，取2.0～5.0g十六烷基三甲基溴化铵溶于20～100g蒸馏水，加热直到全部溶解备用，然后将十六烷基三甲基溴化铵溶液加入到烧瓶中，滴加0.2～2ml乙醇并搅拌20～40min，把烧瓶里面的液体转移到反应釜里面，然后滴加1.0～5.0g聚丙烯酸，通过浓度为30～50wt％的H

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机杂化介孔吸附汞离子材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：(1)首先将硅藻土研磨成粉末，经200目标准分样筛过筛后，加入浓度为30～50wt％的硫酸按固液比1:(3～5)，机械搅拌，加热70～90℃，处理5～10h，然后用蒸馏水洗涤到中性，抽滤，放入干燥箱中于50～100℃下干燥20～30h，最后放入马弗炉里面于400～500℃下，加热3～5小时之后密封备用；(2)取步骤(1)处理过的硅藻土，加入2.0～3.0g的NaOH，再加入20～30g蒸馏水，放入圆底烧瓶油浴加热到100～200℃，反应4～6h，取2.0～5.0g十六烷基三甲基溴化铵溶于20～100g蒸馏水，加热直到全部溶解备用，然后将十六烷基三甲基溴化铵溶液加入到烧瓶中，滴加0.2～2ml乙醇并搅拌20～40min，把烧瓶里面的液体转移到反应釜里面，然后滴...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡建设，付永，张正洁，
申请(专利权)人：东北大学，中科京投环境科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21