一种功能二氧化硅纳米材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种功能二氧化硅纳米材料的制备及其应用，该防腐剂以二氧化硅纳米材料为载体表面接枝高分子铵；制备方法包括二氧化硅纳米材料的表面改性、表面改性的二氧化硅纳米材料接枝聚乙烯亚胺、QPEI/SiO2纳米材料的合成、PEI-QPEI/SiO2纳米材料的合成。本发明专利技术结合了二氧化硅纳米材料和高分子材料的优点，使季铵功能基团在吸附剂表面相对集中，与阴离子染料（如甲基橙）形成大量的电子对，能够更有效快速的处理染料废水，该吸附剂可以在更宽的pH范围内使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料
，更具体的说是涉及一种功能二氧化硅纳米材料、制备方法及其应用。
技术介绍
随着纳米技术的迅速发展，纳米材料因为具有较高的比表面积而被广泛应用，在众多的纳米材料中，二氧化硅纳米材料因其具有稳定性好、可重复利用、机械强度高、比表面积大等优点而被广泛应用。但未经改性的二氧化硅纳米材料其吸附量不够大，还达不到商业应用的要求，需要对其进行改性修饰。随着科学技术的发展，水污染问题变得越来越严重，染料废水已成为当前最重要 的水体污染源之一。纺织、造纸和塑料等许多行业在生产过程排放出大量的染料废水。印染废水具有色度高、化学成分复杂、难生化降解等特点，有的还具有致癌作用。因此这些染料废水必须经过处理才能排放。染料污染物具有高生物需氧量(B0D)、高化学需氧量(C0D)、高毒性、高致癌性等特点，且这些染料具有复杂的芳香结构，使其性质稳定难以降解。因此，如何有效地处理染料废水是非常重要的且亟待解决的问题之一。染料废水通常通过物理化学方法进行处理。这些方法包括吸附、絮凝浮选、膜过滤、电动混凝、离子交换、辐射、沉降、生物处理和臭氧化处理等方法。然而，这些染料污水处理技术通常有，如产生二次污染，费用较为昂贵等缺点。在这些处理方法中吸附法因其效率高，操作简便和能源消耗低成为应用最多的方法。吸附法通常采用多孔性固相物质如活性炭、树脂、天然矿物、废弃物等作为吸附剂。但由于活性炭、树脂价格昂贵，使用成本高；天然矿物、废弃物容易造成二次污染。所以开发高效、廉价、来源广泛、再生容易的吸附剂是目前研究的热点。在最近几年中，许多价格低廉而又有效的材料被用作处理染料污水的吸附剂。许多非传统的低成本吸附剂，包括粘土材料、沸石、硅材料、生物吸附剂、壳聚糖、农业、工业废弃物等被得到广泛地应用。高分子复合材料因其具有大量的功能团和高选择性已被用作一种有效的吸附剂，但这种吸附剂也有自身的缺点，如不易从水溶液中分离等。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种功能二氧化硅纳米材料、制备方法及其应用，该功能二氧化硅纳米材料可用作吸附剂，能够更有效快速的处理染料废水，同时功能二氧化硅纳米材料中含有大量的季铵盐使其吸附能力受溶液PH影响较小，可以在更宽的pH范围内使用，且易与水溶液分离。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是一种功能二氧化硅纳米材料QPEI/Si02，其结构示意式为权利要求1.一种功能二氧化娃纳米材料QPEI/Si02,其结构示意式为 式中Q为纳米Si02。2.功能二氧化硅纳米材料QPEI/Si02作为吸附剂的应用。3.一种功能二氧化硅纳米材料的制备方法，包括以下步骤 A、二氧化硅纳米材料的表面改性将二氧化硅纳米材料分散在醇中，量取适量的Y-氯丙基三乙氧基硅烷，加入反应容器中，搅拌，加热至醇沸点以上，回流反应，使氯丙基耦合在二氧化硅纳米材料表面；反应完成后，离心分离，并用醇进洗涤，洗涤后的产物干燥处理，得到氯丙基化的二氧化硅纳米材料，即CP/Si02 ； B、表面改性的二氧化硅纳米材料接枝聚乙烯亚胺将氯丙基化的二氧化硅纳米材料分散到水中，加入适量的PEI，将混合液加热，回流反应，反应结束后对反应液离心分离，并洗涤样品，除去残留的PEI，干燥后得到PEI/Si02纳米材料； C、QPEI/Si02纳米材料的合成将制得的PEI/Si02纳米材料，加入适量的环氧丙烷，搅拌下冰浴反应6 10 h后升温至环氧丙烷沸点以上，蒸出未反应的环氧丙烷，即得叔胺化的PEI/Si02纳米材料；将适量醇倒入叔胺化的PEI/Si02纳米材料中，加入适量的氯化苄，于5(Γ70 1下进行回流反应18 24 h，反应结束后，过滤，用醇洗涤产物，干燥，得QPEI/Si02微粒，即最终制成功能二氧化硅纳米材料。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于 所述步骤A中二氧化硅纳米材料、Y-氯丙基三乙氧基硅烷、醇的质量比为1:(O. 5^1) : (61)，二氧化硅纳米材料粒度为9(T150 nm，回流反应时间为8 12 h，干燥温度为100 150 °C，干燥时间为12 24 h ； 所述步骤B中表面改性的二氧化硅纳米材料、PEI在混合液中的浓度分别为0. Γ0. 15g/g和O. 2 O. 3 g/g ；回流反应条件为:90 100 V回流反应10 12 h，干燥温度为60 100°C，干燥时间为8 12 h； 所述步骤C中PEI/Si02纳米材料与环氧丙烷的质量比为I: (4飞)，醇、叔胺化的PEI/SiO2、、氯化苄的质量比为(2 3): I:(广2);干燥条件为6(T10(TC下干燥24 h以上。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤A、C中醇选自甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇中的一种或几种。6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述步骤A中二氧化硅纳米材料可以通过以下方法制备(1)、取适量醇、水、氨水混合均匀，制得混合液； (2)、向混合液中加入适量的正硅酸乙酯，1(T40°C反应ClOh，将反应液静置一段时间后离心分离，干燥，制得二氧化硅纳米材料。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中醇、水、氨的质量比为(50^70) : (8^10) : O. 5，步骤(2)中正硅酸乙酯在混合液中的浓度为O. 025 O. 03 g/g，干燥条件为5(T90°C干燥6 10 h。全文摘要本专利技术公开了一种功能二氧化硅纳米材料的制备及其应用，该防腐剂以二氧化硅纳米材料为载体表面接枝高分子铵；制备方法包括二氧化硅纳米材料的表面改性、表面改性的二氧化硅纳米材料接枝聚乙烯亚胺、QPEI/SiO2纳米材料的合成、PEI-QPEI/SiO2纳米材料的合成。本专利技术结合了二氧化硅纳米材料和高分子材料的优点，使季铵功能基团在吸附剂表面相对集中，与阴离子染料(如甲基橙)形成大量的电子对，能够更有效快速的处理染料废水，该吸附剂可以在更宽的pH范围内使用。文档编号C08F292/00GK102847522SQ201210341900公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月15日 优先权日2012年9月15日专利技术者刘金水, 马诗, 臧灵杰 申请人:安徽师范大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功能二氧化硅纳米材料QPEI/SiO2，其结构示意式为：式中：？为纳米SiO2。FDA0000214387461.jpg,FDA0000214387462.jpg

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金水，马诗，臧灵杰，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：