功能聚硅氧烷在金属离子分离中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种聚硅氧烷的用途。即由含氨基、巯基或／和环氧基的硅烷单体经水解均聚，或与其它硅烷单体经水解共聚所得的聚硅氧烷在金属离子分离中的应用。本发明专利技术提供的聚硅氧烷是一种高效的金属离子吸附剂，具有良好的机械稳定性及热稳定性，且可循环使用，拓展了聚硅氧烷的应用领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种聚硅氧烷的用途，具体地说，涉及一种由含氨基、巯基或/和环氧基的硅烷单体经水解均聚(缩聚)，或与其它硅烷单体经水解共聚(缩聚)所得的聚硅氧烷的用途。
技术介绍
随着科学技术和工业水平的不断发展，金属已经成为工业生产中不可或缺的材料之一。出于对金属的回收利用和治理有害重金属污染的考虑，均需要将金属离子从溶液中提取分离出来。为此，人们开发了各种类型的金属离子吸附剂。合成类吸附剂是一类重要的重金属离子吸附剂，其吸附性能明显优于天然吸附剂材料，且其理化性质稳定，可稳定存在于酸碱介质中。 中国专利200410070107.X提出以非离子聚合物为模板剂，(MeO)3SiCH2CH2Si(OMe)3和(MeO)3SiCH2CH2CH2SH混合物为硅源共聚合成含巯基(-SH)吸附中心的有机/无机杂化介孔材料来吸附重金属离子，但此种材料-SH吸附中心分布在材料的孔道中，引入的-SH官能团数量较少，限制了其对于金属离子的吸附能力，应用价值有限。 因此，研制新型金属离子吸附剂就成为本专利技术需要解决的技术问题。
技术实现思路
聚硅氧烷是由有机硅烷单体水解缩聚制得的一种聚合物。目前，聚硅氧烷主要用于固色剂、织物整理剂及表面活性剂等的制备。未见将聚硅氧烷用于制备金属离子吸附剂的报道。 本专利技术的专利技术人经广泛且深入的研究发现由一种含氨基、巯基或/和环氧基的硅烷单体经水解均聚(缩聚)，或与其它硅烷单体经水解共聚(缩聚)所得的聚硅氧烷能用于金属离子吸附剂的制备，且其具有高效吸附性能和良好的稳定性能、并可循环使用。 本专利技术所述的聚硅氧烷，其主要由式I所示化合物在10℃～40℃及酸性或碱性条件下，经水解均聚(缩聚)2小时至24小时获得； 或由式I所示化合物和式II所示化合物在10℃～40℃及酸性或碱性条件下，经水解共聚(缩聚)2小时至24小时获得； 式I中R1，R2，R3和R4分别独立选自烷基、烷氧基、链烯基、芳环基、取代烷基或取代芳环基中一种，且在R1，R2，R3和R4中取代烷基或取代芳环基的个数为1～3； 其中所述的取代烷基或取代芳环基中的取代基选自氨基、巯基或环氧基中一种； 式II中R5，R6，R7和R8分别独立选自烷基、烷氧基、芳环基、链烯基或卤素(F、Cl、Br或I)中一种。 在本专利技术一个优选的技术方案中，R1，R2，R3和R4分别独立选自C1～C6烷基，C1～C6烷氧基或由氨基、巯基或环氧基取代的C1～C6烷基，且在R1，R2，R3和R4中由氨基、巯基或环氧基取代的C1～C6烷基的个数为1～3； 更优选的R1，R2，R3和R4分别独立选自C1～C3烷基，C1～C3烷氧基或由氨基、巯基或环氧基取代的C1～C3烷基，且在R1，R2，R3和R4中由氨基、巯基或环氧基取代的C1～C3烷基的个数为1； 最佳的式I所示化合物是γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(I1)、3-丙基甲基二甲氧基硅烷(I2)、3-丙基甲基二乙氧基硅烷(I3)、γ-氨丙基三甲氧基硅烷(I4)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(I5)、γ-巯丙基三甲氧基硅烷(I6)、γ-巯丙基甲基二甲氧基硅烷(I7)或γ-巯丙基甲基二乙氧基硅烷(I8)等。 在本专利技术另一个优选的技术方案中，R5，R6，R7和R8分别独立选自C1～C20烷基、C1～C6烷氧基、C1～C6链烯基、苯基或卤素(F、Cl、Br或I)中一种； 本专利技术推荐使用的式II所示化合物是三甲基甲氧基硅烷(II1)、三甲基乙氧基硅烷(II2)、三甲基羟基硅烷(II3)、三苯基氯硅烷(II4)、三甲基氯硅烷(II5)、二甲基二氯硅烷(II5)、二乙基二氯硅烷(II6)、甲基乙基二氯硅烷(II7)、二甲基氯甲氧基硅烷(II8)、二苯基二氯硅烷(II9)、二苯基二甲氧基硅烷(II10)、二苯基二乙氧基硅烷(II11)、二甲基二甲氧基硅烷(II12)、二甲基二乙氧基硅烷(II13)、甲基苯基二甲氧基硅烷(II14)、甲基三甲氧基硅烷(II15)、甲基三乙氧基硅烷(II16)、苯基三甲氧基硅烷(II17)、苯基三乙氧基硅烷(II18)、丙基三甲氧基硅烷(II19)、丙基三乙氧基硅烷(II20)、丙基甲基二甲氧基硅烷(II21)、异丁基三甲氧基硅烷(II22)、异丁基三乙氧基硅烷(II23)、辛基甲基二甲氧基硅烷(II24)、己基三甲氧基硅烷(II25)、n-辛基三甲氧基硅烷(II26)、n-辛基三乙氧基硅烷(II27)、辛基甲基二甲氧基硅烷(II28)、i-异辛基三甲氧基硅烷(II29)、i-异辛基三乙氧基硅烷(II30)、癸基三甲氧基硅烷(II31)、十二烷基三甲氧基硅烷(II32)、十六烷基三甲氧基硅烷(II33)、十八烷基三甲氧基硅烷(II34)、乙烯基三甲氧基硅烷(II35)、乙烯基三乙氧基硅烷(II36)、乙烯基甲基二甲氧基硅烷(II37)、乙烯基甲基二乙氧基硅烷(II38)、甲基三氯硅烷(II39)、苯基三氯硅烷(II40)、四甲氧基硅烷(II41)、四乙氧基硅烷(II42)、四丁氧基硅烷(II43)或四氯硅烷(II44)。 上述聚硅氧烷能吸附的金属离子是元素周期表中，第3周期IIA族和第4～6周期的IIA族、IIIA族、IVA族、IB～VIIB族及VIII族中所包含的金属离子中一种或二种以上。如(但不限于)镁离子、钙离子、钪离子、钒离子、铬离子、锰离子、铁离子、钴离子、镍离子、铜离子、锌离子、锗离子、锶离子、钇离子、锆离子、铌离子、钼离子、钉离子、铑离子、钯离子、银离子、镉离子、铟离子、锡离子、锑离子、钡离子、镧离子、铈离子、镨离子、钕离子、钐离子、铕离子、钆离子、铽离子、镝离子、钬离子、铒离子、铥离子、镱离子、镥离子、铼离子、锇离子、铱离子、铂离子、金离子、汞离子、铊离子、铅离子或/和铋离子。 具体实施例方式 本专利技术所述的聚硅氧烷的制备可采用现有酸催化或碱催化的水解缩聚方法制备，即以式I所示化合物为前驱物(均聚)，或以式I和式II所示化合物为前驱物(共聚)，在酸性溶液或碱性溶液中进行水解缩聚反应(水解缩聚反应的温度为10℃～40℃，水解缩聚反应的时间为2小时至24小时)，反应完成后过滤、干燥、粉碎即得产品(详细步骤请参见ZL200510033478.5)。 本专利技术所述的聚硅氧烷作为金属离子吸附剂的使用方法是将本专利技术所述的聚硅氧烷置于金属离子溶液浓度为0.00001毫摩尔/升～1000毫摩尔/升的溶液中，于0℃～80℃及金属离子溶液的pH值为0.1～14.0条件下，即可进行吸附。 其中，所述的聚硅氧烷与金属离子的质量比为1000∶1～1∶1000。 本专利技术不仅提供了一种具有优异金属离子的吸附性能和良好机械稳定性及热稳定性、且可循环使用的金属离子吸附剂，而且拓展了聚硅氧烷的应用领域。 下面通过实施例对本专利技术作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本专利技术的内容。本专利技术的保护范围不受实施例的限制。 在下列实施例中，在测试本专利技术所述聚硅氧烷对金属离子的吸附性能时，如无特别说明，使用50mL的金属离子溶液至于150mL的带塞锥形瓶中，加入100mg聚硅氧烷粒子吸附，20℃恒温振荡器中振荡5小时，过滤，测定滤液中残留金属离子浓度(采用等离子发射光谱法测定)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚硅氧烷在制备金属离子吸附剂中的应用，其中所述的聚硅氧烷主要由式Ⅰ所示化合物在１０℃～４０℃及酸性或碱性条件下，经水解均聚２小时至２４小时获得；或由式Ⅰ所示化合物和式Ⅱ所示化合物在１０℃～４０℃及酸性或碱性条件下，经水解共聚２小时至２４小时获得；＊＊＊式Ⅰ和式Ⅱ中，Ｒ↓［１］，Ｒ↓［２］，Ｒ↓［３］和Ｒ↓［４］分别独立选自：Ｃ↓［１］～Ｃ↓［６］烷基，Ｃ↓［１］～Ｃ↓［６］烷氧基或由氨基、巯基或环氧基取代的Ｃ↓［１］～Ｃ↓［６］烷基，且在Ｒ↓［１］，Ｒ↓［２］，Ｒ↓［３］和Ｒ↓［４］中：由氨基、巯基或环氧基取代的Ｃ↓［１］～Ｃ↓［６］烷基的个数为１～３；Ｒ↓［５］，Ｒ↓［６］，Ｒ↓［７］和Ｒ↓［８］分别独立选自：Ｃ↓［１］～Ｃ↓［２０］烷基、Ｃ↓［１］～Ｃ↓［６］烷氧基、Ｃ↓［１］～Ｃ↓［６］链烯基、苯基或卤素中一种；所述的金属离子是：元素周期表中，第３周期Ⅱ↓［Ａ］族和第４～６周期的Ⅱ↓［Ａ］族、Ⅲ↓［Ａ］族、Ⅳ↓［Ａ］族、Ⅰ↓［Ｂ］～Ⅷ↓［Ｂ］族及Ⅷ族中所包含的金属离子中一种或二种以上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：辛忠，陆馨，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]