一种缩氨基硫脲二氧化硅微球材料的制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种氨基硫脲功能化二氧化硅微球的制备及其对重金属离子Hg

【技术实现步骤摘要】
一种缩氨基硫脲二氧化硅微球材料的制备和应用


[0001]本专利技术属于材料合成、应用领域，具体涉及重金属离子Hg
2+
的吸附材料，具体地说是一种氨基硫脲功能化二氧化硅微球材料的制备，以及其在重金属离子Hg
2+
吸附中的应用。

技术介绍

[0002]汞是公认的剧毒物质之一，不可生物降解，且易随着食物链累积，长期以来一直备受关注。汞在水生系统的存在形态主要是Hg(0)、Hg (I)和Hg(II)，其中Hg (II)最为稳定并能在环境中广泛传播(文献1. Kim et. al
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EXAFS study of mercury (II) sorption to Fe
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and Al
‑
(hydr) oxides: I. Effects of pH”,《Journal of Colloid and Interface Science》, 2004, 271(1), 1
‑
15.)。水体中的汞污染可通过饮用水和食物链对大脑、肾脏、肺和其他器官造成严重损害 (文献2. Nolan et. al
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Tools and tactics for the optical detection of mercuric ion”, 《Chemical Reviews》, 2008, 108, 3443
‑
3480.)。因此，水体中汞(II)污染的去除对于维护人类健康与生态环境而言具有重要意义。目前汞(II)的去除方法包括常规混凝法、化学沉淀法、膜分离法、离子交换法以及吸附法等方法。在这些技术中，吸附法易于操作、成本低廉、而且吸附剂容易再生，因此应用最为广泛(文献3. Matlock, et. al
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Irreversible precipitation of mercury and lead”, 《Journal of Hazardous Materials》, 2001, 84, 73
‑
82. 文献4. Chiarle, et. al
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Mercury removal from water by ion exchange resins adsorption”,《Water Research》2000, 34(11), 2971
‑
2978.)。目前，活性炭、聚合物、硅酸盐矿物、沸石、粘土矿以及金属氧化物等吸附剂材料可用于吸附水体中的汞(II)离子，然而其中一些吸附剂选择性差、吸附性能差、材料再生速率慢而且容易产生二次污染。(文献5. Fu, et. al
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Post
‑
functionalization of UiO
‑
66
‑
NH
2 by 2,5
‑
dimercapto
‑
1,3,4
‑
thiadiazole for the high efficient removal of Hg(II) in water”《Journal of Hazardous Materials》, 2019, 368, 42
‑
51.）。通常表面衍生了硫、氮以及氧原子的材料对汞具有高亲和力，因而许多研究集中在材料表面衍生硫、氮以及氧原子。研究人员将三氨基单体与2,5
‑
二乙烯基
‑
1,4
‑
苯二甲醛之间通过席夫碱反应连接起来，然后通过巯基
‑
烯点击化学反应制备了含巯基的共价有机骨架材料(COF
‑
S
‑
SH)，该材料对污水中的Hg
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的去除效果可达94.1%。(文献6. Li, et. al
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Novel thiol
‑
functionalized covalent organic framework as adsorbent for simultaneousremoval of BTEX and mercury (II) from water”《Chemical Engineering Journal》, 2020, 398, 125566.）。在UiO
‑
66
‑
NH2上修饰2,5
‑
二巯基
‑
1,3,4
‑
噻二唑(DMTD)后得到的金属有机骨架材料UiO
‑
66
‑
DMTD连续使用十次后对Hg
2+
的去除效果只下降了13.5%，而且在Zn
2+
、 Co
4+
、 Ni
2+
、Cd
2+
、Mg
2+
、Fe
3+
、Ca
2+
以及Cu
2+
同时存在的情况下该材料对Hg
2+
具有优异的选择性。(文献5. Fu, et. al
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Post
‑
functionalization of UiO
‑
66
‑
NH
2 by 2,5
‑
dimercapto
‑
1,3,4
‑
thiadiazole for the high efficient removal of Hg(II) in water”《Journal of Hazardous Materials》, 2019, 368, 42
‑
51.）。COF和MOF材料虽然可通过后修饰的方式引入氮原子和硫原子达到提
高材料对溶液中Hg
2+
的吸附能力，但是这些单体的合成路线长，不适合大规模制备，而且成本高。含硫的研究人员将2
‑
羟基乙酰苯
‑4N
‑
吡咯啉缩氨基硫脲通过物理吸附的方式固定到介孔材料ZSM
‑
5中所得材料可选择性地除去溶液中的Hg
2+
，虽然介孔硅的比表面积大，但在该材料的制备过程中同样存在含氮和硫原子的功能单体的合成路线长，成本高等问题，不适合大规模制备；而且物理吸附也存在相互作用较弱的问题，在应用的过程中有机片段易流失(文献7. Abbas, et. al
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A ligand anchored conjugate adsorbent for effective mercury(II) detection and removal from aqueous media”《Chemical Engineering Journal》, 2018, 334, 432
‑
443.）。二氧化硅微球具有廉价、耐酸碱能力强、表面富含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缩氨基硫脲二氧化硅微球材料，其特征在于，所述缩氨基硫脲二氧化硅微球材料的结构式如式（1）所示：。2.一种如权利1所述的缩氨基硫脲二氧化硅微球材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在二氧化硅微球表面修饰3
‑
缩水甘油醚氧基丙基后，加入氨基硫脲，通过氨基硫脲中的氨基与二氧化硅微球表面的环氧乙烷的开环反应在二氧化硅微球表面接枝氨基硫脲，获得缩氨基硫脲二氧化硅微球材料。3.根据权利要求2所述的缩氨基硫脲二氧化硅微球材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）二氧化硅微球表面修饰3
‑
缩水甘油醚氧基丙基：取二氧化硅微球在超声作用下分散在无水甲苯中，室温滴加3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，在油浴中回流，取出用无水乙醇洗涤，然后置于40
‑
80℃的真空干燥箱中干燥2
‑
24h，得到干燥的二氧化硅微球表面修饰3
‑
缩水甘油醚氧基丙基；（2）缩氨基硫脲二氧化硅微球的制备：取干燥的二氧化硅微球表面修饰3
‑
缩水甘油醚氧基丙基分散于乙醇中，称取氨基硫脲溶于乙醇中，并将其滴加至上述溶液中，最终的混合物反应后用无水乙醇洗涤，然后置于40
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80℃的真空干燥箱中干燥2
‑
24h，得到缩氨基硫脲二氧化硅微球。4.根据权利要求3所述的缩氨基硫脲二氧化硅微球材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述二氧化硅微球与无水甲苯的质量体积比为0.01...

【专利技术属性】
技术研发人员：矫文美，杜攀，郭曼曼，白立飞，梁文慧，
申请(专利权)人：江苏第二师范学院，
类型：发明
国别省市：