CN104014309A - 一种应用于液体污染处理的多孔复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种应用于液体污染处理的多孔复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104014309A CN104014309A CN201410193690.7A CN201410193690A CN104014309A CN 104014309 A CN104014309 A CN 104014309A CN 201410193690 A CN201410193690 A CN 201410193690A CN 104014309 A CN104014309 A CN 104014309A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous
- organic
- preparation
- composite porous
- matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 26
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 238000011109 contamination Methods 0.000 claims description 22
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- -1 gangue Substances 0.000 claims description 16
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 11
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 8
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 6
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 5
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 claims description 5
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 5
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims description 5
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000013638 trimer Substances 0.000 claims description 5
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- BVWCFOXBDSMXEP-UHFFFAOYSA-N 1-(5-acetyl-2-methoxyphenyl)-3-methylbutan-1-one Chemical compound COC1=CC=C(C(C)=O)C=C1C(=O)CC(C)C BVWCFOXBDSMXEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 claims description 4
- YGUFXEJWPRRAEK-UHFFFAOYSA-N dodecyl(triethoxy)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC YGUFXEJWPRRAEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N n'-(3-trimethoxysilylpropyl)ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCNCCN PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MQWFLKHKWJMCEN-UHFFFAOYSA-N n'-[3-[dimethoxy(methyl)silyl]propyl]ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](C)(OC)CCCNCCN MQWFLKHKWJMCEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N octyltriethoxysilane Chemical compound CCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960003493 octyltriethoxysilane Drugs 0.000 claims description 4
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 4
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 4
- OYGYKEULCAINCL-UHFFFAOYSA-N triethoxy(hexadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC OYGYKEULCAINCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FZMJEGJVKFTGMU-UHFFFAOYSA-N triethoxy(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC FZMJEGJVKFTGMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 2
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 2
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 2
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 claims description 2
- 238000004537 pulping Methods 0.000 claims description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 2
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 11
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 11
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 abstract description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 abstract description 2
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003053 toxin Substances 0.000 abstract description 2
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 abstract description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 abstract 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 abstract 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 4
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 4
- 235000012216 bentonite Nutrition 0.000 description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical group [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 241000272173 Calidris Species 0.000 description 1
- 241001417490 Sillaginidae Species 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011805 ball Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种应用于液体污染处理的多孔复合材料及其制备方法，所述多孔复合材料由多孔性基体及覆盖于多孔性基体内外表面的功能分子层构成，多孔性基体采用无机材料及有机材料经混合、成型、干燥、烧结工艺制备而成，之后先将多孔性材料基体用酸活化，再在溶液中，用不同功能的硅烷偶联剂或其他有机分子处理而得到功能分子层。本发明的应用于液体污染处理的多孔复合材料具有对污染物的高选择性和高吸附量、化学稳定性好、易清洗的特点，可以广泛应用于工业废水处理、矿山冶炼、电镀、电子生产、印染行业中，特别适用于对含污染物（重金属或有机毒素、废油等）浓度较低的废水进行深度处理，使处理水中的含污染物量可以达到生活饮用水的标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于液体污染处理的多孔复合材料及其制备方法。
背景技术
随着全球后工业化时代的到来，全球环境恶化和社会经济发展的矛盾日益尖锐，人类为了自身经济发展，不惜以污染环境为代价，水体污染严重。虽然我国经过多年的努力，投入了巨大的资金及技术进行各项环境污染的预防和治理，但环境整体恶化的趋势并未得到有效遏制，而且今后相当长的时期内，我国依然面临着环境污染的突出问题。目前传统的废水处理法包括物理-化学处理法、生物处理法及高级氧化法，但这些方法在处理效率和经济效益方面都还存在比较多的问题，从处理率来看，其中最好的要算吸附法。吸附法是利用多孔性的或比表面积大的固体材料吸附废水中的有害物质，常用的吸附剂种类较多，通常有煤渣、活性炭、膨润土、氧化铝等，其中以活性炭应用最广。但此类吸附剂在使用过程中存在对特定污染物吸附的选择性不强、使用时间短、再生困难，使用后吸附剂需特定处理等缺点。
为了克服这些问题，众多学者对各类不同的吸附剂进行了表面处理，如活性炭的酸化处理，可使得活性炭表面含氧官能团的增加，从而增大对有机物吸附功能，但此类活性炭价格昂贵，吸附饱和后再生困难。为此中国发明专利公开了一种活性烷基化硅胶及其制备方法（专利号：200510038744.3），但硅胶的颗粒较细，在液体污染物处理领域的应用过程中，存在易流失的问题；因此中国发明专利公开了一种多层涂布的多孔材料的制造方法（专利号: 02821460.9），具体为在经预活化的多孔聚合物基材上，利用浸渍的方法对基材进行处理，从而得到多层涂层。但通过浸渍方法获得的涂层，化学稳定性并不强。另外中国发明专利还公开了一种亲油性滤料的制备工艺（专利号：200710052633.7），包括陶瓷滤料的预处理，改性溶液的配制，预处理陶瓷滤料的浸渍等。同样的，该工艺中的浸渍法所得的陶瓷滤料的化学稳定性不高，并且该工艺中没有公开吸油饱和后的陶瓷滤料的再生问题。最后中国发明专利公开了一种具有吸附和固定砷及重金属功能的过滤材料的制备方法（专利号：103319212），包括先将多孔陶瓷基体吸附上二价铁离子，在利用还原剂对二价铁离子进行原位还原，最后烧结而得。该材料很好的解决了零价铁的应用问题，实例表明其对固定砷及重金属具有良好的功效。但该方法所述的多孔陶瓷基体的陶瓷成分至少含有25wt%的硅藻土，限制了基体的使用；并且该当该材料微孔内的零价铁全部被置换后，再生困难。
总的来说，对于液体中污染物的处理，现有技术不能完好的兼具吸附材料的使用费用低、吸附能力强、化学稳定性高、再生简单实用等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于液体污染处理的多孔复合材料及其制备方法，所制得的多孔复合材料对污染物有高选择性和高吸附量（污染物承载量）、化学稳定性好、易清洗；并且可再生。
本发明的应用于液体污染处理的多孔复合材料，由多孔性材料基体及覆盖于多孔性材料基体内外表面的功能分子层构成，多孔性材料基体采用无机材料及有机材料经混合、制粉、成型、干燥、烧结工艺制备而成，之后先将多孔性材料基体用稀酸活化，再在有机或无机溶液中，用不同功能的硅烷偶联剂其他有机分子处理而得到功能分子层。
本发明的应用于液体污染处理的多孔复合材料，所述多孔性材料基体的制备原材料选自废旧陶瓷、钾长石、膨润土、石英粉、方解石、滑石粉、石墨粉、三聚磷酸钠、煤矸石、煤粉、铝矾土、方解石、玻璃材料、有机聚合物材料中的一种或多种。
本发明的应用于液体污染处理的多孔复合材料，所述硅烷偶联剂选自γ-氨基丙基三甲（乙）氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲（乙）氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、长链硅烷烃中的一种，长链硅烷烃为辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷或十八烷基三乙氧基硅烷；所述其他有机分子选自含羧酸基、醇基、氨基或其它能与无机基体起化学反应的有机分子，这些有机分子由如下的化学结构式：
R1 R1 O R1
R3 Si H R3 C C OH R3 C NH2
R2 R2 R2
R1 R1 R1 O
R3 C OH R3 Si OH R3 C C OR4
R2 R2 R2
其中R1=H，或者饱和碳链；R2=H，或者饱和碳链；R3=带有功能团的饱和碳链，功能团譬如巯基或其他对金属有络合作用的基团；R4=CH3或者C2H5或者C3H8等碳链。
本发明的应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）多孔性材料基体的制备：将多孔性材料基体和有机化合物混合成浆，然后通过轧浆、捏揉或喷雾干燥将该材料制成粉末或者通过挤压/滚动成球并干燥，最后在还原或者氧化气氛中，在500-1400℃的温度下烧结；
2）多孔复合材料的制备：将经过步骤1）制得的材料浸泡在浓度为0.5-5%的稀酸溶液中，在50-90℃的温度下放置0.1-3小时，然后在80-150℃的温度下干燥；之后再投入有机液体或者水溶液中，在50-150℃的温度下与硅烷偶联剂其他有机分子反应，从而合成多孔复合材料。
本发明的应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法，所述多孔性材料基体的制备原材料选自废旧陶瓷、钾长石、膨润土、石英粉、方解石、滑石粉、石墨粉、三聚磷酸钠、煤矸石、煤粉、铝矾土、方解石、玻璃材料、有机聚合物材料中的一种或多种；有机化合物为淀粉、碳粉或煤炭。
本发明的应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法，在步骤1）中：所制得的多孔性材料基体的粒径为0.1 -20mm，孔隙率为20-80%，孔径为5nm-200μm，比表面积为0.1-1000㎡/g。
本发明的应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法，在步骤2）中：所述稀酸为稀硫酸、稀盐酸或稀硝酸；所述有机液体选自苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲基丁酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯中的一种。
本发明的应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法，在步骤2）中：所述硅烷偶联剂选自γ-氨基丙基三甲（乙）氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲（乙）氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、长链硅烷烃中的一种，长链硅烷烃为辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷或十八烷基三乙氧基硅烷；所述其他有机分子选自含羧酸基、醇基、氨基或其它能与无机基体起化学反应的有机分子。
与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明的应用于液体污染处理的多孔复合材料具有对污染物的高选择性和高吸附量、化学稳定性好、易清洗、并且具有可再生的特点，可以广泛应用于工业废水处理、矿山冶炼、电镀、电子生产、印染制衣行业中，也可应用于城市污水、河流、湖泊和其他地下水的治理，特别适用于对含污染物（重金属或有机毒素、废油等）浓度较低的废水进行深度处理，使处理水中的含污染物量可以达到生活饮用水的标准。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法包括以下步骤：
1）多孔性材料基体的制备：称取钾长石12千克、膨润土50千克、石英粉14千克、方解石4千克、滑石粉4千克、石墨粉14千克，再加水、球、分散剂，分散剂为三聚磷酸钠，它们配比为料∶水∶球∶分散剂=1∶0.8∶2∶0.003，然后一起放入球磨罐里面进行球磨18小时；把球磨完成的浆料过300目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干；把干燥完成的泥粉通过挤压机进行成型成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成；
2）多孔复合材料的制备：将经过步骤1）制得的材料浸泡在浓度为0.5-5%的稀硫酸溶液中，在50-90℃的温度下放置0.1-3小时，然后在80-150℃的温度下干燥；之后再投入二甲苯溶液中，在50-150℃的温度下与γ-氨基丙基三甲（乙）氧基硅烷反应，从而合成多孔复合材料。
实施例2
一种应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法包括以下步骤：
1）多孔性材料基体的制备：称取煤矸石71千克、铝矾土9千克、石英粉40千克、方解石3千克，然后再加水、球，它们配比为料∶水∶球=1∶0.8∶2，一起放入球磨罐里面进行球磨18小时；把球磨完成的浆料过300目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干；把干燥完成的泥粉通过机械滚动成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成。
2）多孔复合材料的制备：将经过步骤1）制得的材料浸泡在浓度为0.5-5%的稀硫酸溶液中，在50-90℃的温度下放置0.1-3小时，然后在80-150℃的温度下干燥；之后再投入二甲苯溶液中，在50-150℃的温度下与γ-氨基丙基三甲（乙）氧基硅烷反应，从而合成多孔复合材料。
试验
1、油污吸附：将经过实施例1和2制成的多孔复合材料装进直径为2cm的层析柱。浓度为2000ppm的乳化油水溶液（水加热到50℃左右，滴加一定量的液压油，用泵循环得到乳化油），在80℃下流进已经装好的层析柱，浑浊的乳化油溶液两次通过层析柱后容易变澄清，分析这澄清的水溶液其中含油量降为0.07ppm。将大量的2000ppm的乳化油水溶液通过该柱子一直到出水浓度的含油量接近2000ppm，这时层析柱所吸附的油的总重量为柱中的吸油材料总重的45%。吸油饱和后的多孔复合材料先用石油醚进行反洗（反洗分两次进行，石油醚用量为材料总重的1倍），接着用80℃以上的热水或热蒸汽进行反洗。反冲洗后，多孔复合材料基本上能够恢复初始的吸油性能。
2、重金属污染处理：配制10ppm的Cd离子溶液10L，将1.6Kg来自于经过实施例1和2制成的多孔复合材料的装进8根直径为2cm的层析柱，然后用泵输送Cd离子溶液过层析柱；该Cd离子溶液过层析柱后，其浓度一次性降为低于0.001ppm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种应用于液体污染处理的多孔复合材料，其特征在于：由多孔性材料基体及覆盖于多孔性材料基体内外表面的功能分子层构成，多孔性材料基体采用无机材料及有机材料经混合、制粉、成型、干燥、烧结工艺制备而成，之后先将多孔性材料基体用稀酸活化，再在有机或无机溶液中，用不同功能的硅烷偶联剂或其他有机分子处理而得到功能分子层。
2.根据权利要求1所述的应用于液体污染处理的多孔复合材料，其特征在于：所述多孔性材料基体的制备原材料选自废旧陶瓷、钾长石、膨润土、石英粉、方解石、滑石粉、石墨粉、三聚磷酸钠、煤矸石、煤粉、铝矾土、方解石、玻璃材料、有机聚合物材料中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的应用于液体污染处理的多孔复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂选自γ-氨基丙基三甲（乙）氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲（乙）氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、长链硅烷烃中的一种，长链硅烷烃为辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷或十八烷基三乙氧基硅烷，所述其他有机分子选自含羧酸基、醇基、氨基或其它能与无机基体起化学反应的有机分子，这些有机分子由如下的化学结构式：
R1 R1 O R1
R3 Si H R3 C C OH R3 C NH2
R2 R2 R2
R1 R1 R1 O
R3 C OH R3 Si OH R3 C C OR4
R2 R2 R2
其中R1=H，或者饱和碳链；R2=H，或者饱和碳链；R3=带有功能团的饱和碳链，功能团譬如巯基或其他对金属有络合作用的基团；R4=CH3或者C2H5或者C3H8等碳链。
4.一种应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）多孔性材料基体的制备：将多孔性材料基体和有机化合物混合成浆，然后通过轧浆、捏揉或喷雾干燥将该材料制成粉末或者通过挤压/滚动成球并干燥，最后在还原或者氧化气氛中，在500-1400℃的温度下烧结；
2）多孔复合材料的制备：将经过步骤1）制得的材料浸泡在浓度为0.5-5%的稀酸溶液中，在50-90℃的温度下放置0.1-5小时，然后在80-150℃的温度下干燥；之后再投入有机液体或者水溶液中，在50-150℃的温度下与硅烷偶联剂或其他有机分子反应，从而合成多孔复合材料。
5.根据权利要求4所述的应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法，其特征在于：所述多孔性材料基体的制备原材料选自废旧陶瓷、钾长石、膨润土、石英粉、方解石、滑石粉、石墨粉、三聚磷酸钠、煤矸石、煤粉、铝矾土、方解石、玻璃材料、有机聚合物材料中的一种或多种；所述有机化合物为淀粉、碳粉或煤炭。
6.根据权利要求4所述的应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤1）中：所制得的多孔性材料基体的粒径为0.1 -20mm，孔隙率为20-80%，孔径为5nm-200μm，比表面积为0.1-1000㎡/g。
7.根据权利要求4所述的应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2）中：所述稀酸为稀硫酸、稀盐酸或稀硝酸；所述有机液体选自苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲基丁酮、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯中的一种。
8.根据权利要求4所述的应用于液体污染处理的多孔复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2）中：所述硅烷偶联剂选自γ-氨基丙基三甲（乙）氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲（乙）氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、长链硅烷烃中的一种，长链硅烷烃为辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷或十八烷基三乙氧基硅烷，所述其他有机分子选自含羧酸基、醇基、氨基或其它能与无机基体起化学反应的有机分子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410193690.7A CN104014309A (zh) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 一种应用于液体污染处理的多孔复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410193690.7A CN104014309A (zh) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 一种应用于液体污染处理的多孔复合材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104014309A true CN104014309A (zh) | 2014-09-03 |
Family
ID=51431473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410193690.7A Pending CN104014309A (zh) | 2014-05-09 | 2014-05-09 | 一种应用于液体污染处理的多孔复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104014309A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104475037A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-04-01 | 格丰科技材料有限公司 | 一种去除废水中总磷的多孔材料及其制备方法 |
| CN104525106A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-04-22 | 格丰科技材料有限公司 | 一种应用于氨氮污染液体处理的多孔材料及其制备方法 |
| CN106215889A (zh) * | 2016-07-30 | 2016-12-14 | 福州恩明电子科技有限公司 | 高效除去有机氯的制水器用滤芯 |
| CN106215890A (zh) * | 2016-07-30 | 2016-12-14 | 福州恩明电子科技有限公司 | 高效除铬的制水器用滤芯 |
| CN106423090A (zh) * | 2016-07-30 | 2017-02-22 | 福州恩明电子科技有限公司 | 高效去除硝酸盐的制水器用滤芯 |
| CN106746685A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 浙江慈航海洋环保科技发展有限公司 | 一种处理海上浮油的凝油剂 |
| CN107774229A (zh) * | 2016-08-29 | 2018-03-09 | 河北太和洁源水务科技发展有限公司 | 一种新型水体硫酸盐吸附材料 |
| CN108126668A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-08 | 浙江工贸职业技术学院 | 一种利用陶瓷废料制备的废水处理剂 |
| CN110252253A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-20 | 四川省有色冶金研究院有限公司 | 一种多孔磁性吸附材料及其制备方法 |
| CN115121219A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-30 | 贵州金之键高科技材料股份有限公司 | 一种去除土壤中重金属的功能性配位材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101574639A (zh) * | 2008-05-07 | 2009-11-11 | 山西大同大学 | 巯基硅烷/改性粉煤灰吸附剂及其制备方法和应用 |
| WO2011063370A2 (en) * | 2009-11-23 | 2011-05-26 | 3M Innovative Properties Company | Treated porous particles and methods of making and using the same |
| CN102180699A (zh) * | 2011-02-15 | 2011-09-14 | 武汉科技大学 | 一种多孔堇青石陶瓷材料及其制备方法 |
| CN103316544A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-09-25 | 苏州微陶重金属过滤科技有限公司 | 一种废水处理用过滤材料及其制备方法和用途 |
-
2014
- 2014-05-09 CN CN201410193690.7A patent/CN104014309A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101574639A (zh) * | 2008-05-07 | 2009-11-11 | 山西大同大学 | 巯基硅烷/改性粉煤灰吸附剂及其制备方法和应用 |
| WO2011063370A2 (en) * | 2009-11-23 | 2011-05-26 | 3M Innovative Properties Company | Treated porous particles and methods of making and using the same |
| CN102180699A (zh) * | 2011-02-15 | 2011-09-14 | 武汉科技大学 | 一种多孔堇青石陶瓷材料及其制备方法 |
| CN103316544A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-09-25 | 苏州微陶重金属过滤科技有限公司 | 一种废水处理用过滤材料及其制备方法和用途 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 洪开新 等: "废陶瓷表面改性制作污水处理吸附材料", 《广东化工》 * |
| 王伟宸 等: "偶联剂N-β-(氨乙基)-γ•氨丙基三甲氧基硅烷对多孔陶瓷的表面改性", 《北京化工大学学报（自然科学版）》 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104525106A (zh) * | 2014-11-20 | 2015-04-22 | 格丰科技材料有限公司 | 一种应用于氨氮污染液体处理的多孔材料及其制备方法 |
| CN104475037A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-04-01 | 格丰科技材料有限公司 | 一种去除废水中总磷的多孔材料及其制备方法 |
| CN106215889A (zh) * | 2016-07-30 | 2016-12-14 | 福州恩明电子科技有限公司 | 高效除去有机氯的制水器用滤芯 |
| CN106215890A (zh) * | 2016-07-30 | 2016-12-14 | 福州恩明电子科技有限公司 | 高效除铬的制水器用滤芯 |
| CN106423090A (zh) * | 2016-07-30 | 2017-02-22 | 福州恩明电子科技有限公司 | 高效去除硝酸盐的制水器用滤芯 |
| CN107774229A (zh) * | 2016-08-29 | 2018-03-09 | 河北太和洁源水务科技发展有限公司 | 一种新型水体硫酸盐吸附材料 |
| CN107774229B (zh) * | 2016-08-29 | 2022-01-11 | 河北太和洁源水务科技发展有限公司 | 一种新型水体硫酸盐吸附材料 |
| CN106746685A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 浙江慈航海洋环保科技发展有限公司 | 一种处理海上浮油的凝油剂 |
| CN106746685B (zh) * | 2016-12-21 | 2019-05-24 | 浙江慈航海洋环保科技发展有限公司 | 一种处理海上浮油的凝油剂 |
| CN108126668A (zh) * | 2017-12-26 | 2018-06-08 | 浙江工贸职业技术学院 | 一种利用陶瓷废料制备的废水处理剂 |
| CN110252253A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-20 | 四川省有色冶金研究院有限公司 | 一种多孔磁性吸附材料及其制备方法 |
| CN110252253B (zh) * | 2019-06-25 | 2022-03-25 | 四川省有色冶金研究院有限公司 | 一种多孔磁性吸附材料及其制备方法 |
| CN115121219A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-09-30 | 贵州金之键高科技材料股份有限公司 | 一种去除土壤中重金属的功能性配位材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104014309A (zh) | 一种应用于液体污染处理的多孔复合材料及其制备方法 | |
| Park et al. | Activated carbon-containing alginate adsorbent for the simultaneous removal of heavy metals and toxic organics | |
| Thirunavukkarasu et al. | Arsenic removal from drinking water using iron oxide-coated sand | |
| Ren et al. | FTIR, Raman, and XPS analysis during phosphate, nitrate and Cr (VI) removal by amine cross-linking biosorbent | |
| Zhou et al. | Sponge-like polysiloxane-graphene oxide gel as a highly efficient and renewable adsorbent for lead and cadmium metals removal from wastewater | |
| Yang et al. | Modification of activated carbon by polyaniline for enhanced adsorption of aqueous arsenate | |
| Onyango et al. | Adsorptive removal of phosphate ions from aqueous solution using synthetic zeolite | |
| Yin et al. | Preparation and characteristics of novel dialdehyde aminothiazole starch and its adsorption properties for Cu (II) ions from aqueous solution | |
| Salahshoor et al. | Review of the use of mesoporous silicas for removing dye from textile wastewater | |
| CN101683607B (zh) | 一种复合改性的蒙脱土吸附剂的制备方法 | |
| Huang et al. | Polyethylenimine and dithiocarbamate decorated melamine sponges for fast copper (II) ions removal from aqueous solution | |
| CN102008940A (zh) | 氧化镧负载到活性炭纤维基体上的除磷剂及其制备方法 | |
| CN106892482B (zh) | 一种黑色TiO2纳米材料及其制备方法与应用 | |
| CN102614850B (zh) | 交联壳聚糖微球重金属离子吸附剂的制备方法 | |
| CN105921125A (zh) | 一种凹土/海藻酸钠复合型重金属吸附剂及其制备方法 | |
| Quang et al. | Preparation of amino-functionalized silica for copper removal from an aqueous solution | |
| Jeon et al. | Adsorption and recovery characteristics of phosphorylated sawdust bead for indium (III) in industrial wastewater | |
| Kim et al. | Application of residual brewery yeast for adsorption removal of Reactive Orange 16 from aqueous solution | |
| Sulejmanović et al. | Synthesis of green nano sorbents for simultaneous preconcentration and recovery of heavy metals from water | |
| CN103449623B (zh) | 一种从工业废水中回收制备金属纳米材料的方法 | |
| CN114832784A (zh) | 一种磷酸修饰的二氧化硅微球及其制备方法和应用 | |
| Fakour et al. | Effect of humic acid on arsenic adsorption and pore blockage on iron-based adsorbent | |
| CN102600817B (zh) | 负载水合氧化铁的活性炭纤维除磷剂的制备方法 | |
| CN113979527A (zh) | 一种同步高效去除六价铬和三氯乙烯复合污染的方法 | |
| CN104014299A (zh) | 一种颗粒凹凸棒土吸附剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160112 Address after: 241000 Anhui province Wuhu City mountain Economic Development Zone E Xi Road West Applicant after: GREEN TECHNOLOGY MATERIAL CO., LTD. Address before: The United States Virginia Fairfax Foley Molifeierde Street No. 13012 Applicant before: Feng Xiangdong |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 241000 Anhui province Wuhu City mountain Economic Development Zone E Xi Road West Applicant after: Environmental Protection Technology Co., Ltd. Address before: 241000 Anhui province Wuhu City mountain Economic Development Zone E Xi Road West Applicant before: GREEN TECHNOLOGY MATERIAL CO., LTD. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140903 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |