CN106669624A - 氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐吸附重金属的制配方法 - Google Patents

氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐吸附重金属的制配方法 Download PDF

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Abstract

氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐(以下简称水镁硅酸盐)重金属吸附剂的制备方法，采用凝胶法制备，即以水镁硅酸盐为基体通过高速搅拌形成凝胶再加入氨丙基硅烷制备而成，步骤如下：1)将水镁硅酸盐分散于去离子水中，以去离子水：甲醇10：3的比例加入甲醇，形成水镁硅酸盐悬浊液；2)将上述水镁硅酸盐悬浊液在分散机上高速搅拌形成水镁硅酸盐凝胶；3)高速搅拌条件下加入氨丙基三乙氧基硅烷，继续高速搅拌形成氨基修饰水镁硅酸盐凝胶体系；4)将上述凝胶体系在80℃下恒温48小时；5)将凝胶从凝胶体系中取出，在80℃烘干，研磨后即得到水镁硅酸盐。本发明制备的水镁硅酸盐吸附能力强、无二次污染，制备方法简单、成本较低，利于大规模应用。

Description

氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐吸附重金属的制配方法
技术领域
本发明涉及重金属吸附材料的制备技术，特别是氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐吸附重金属的制配方法。
背景技术
在日常生活中提到重金属多半是以环境污染领域的定义为准。由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。 以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移，造成危害。对人体毒害最大的有5种：铅、汞、砷、镉。这些重金属在水中不能被分解，人饮用后毒性放大，与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，产生食物链浓缩，从而造成公害。废水中重金属离子处理方法常用的有：1)化学沉淀法、2)吸附法、3)气浮法、4)氧化还原法、5)离子交换法、6)膜分离法等。这些方法中以化学沉淀法和吸附法应用最为广泛。
硅酸盐是硅、氧与其它化学元素 （主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物。由于其结构上的特点，种类繁多（硅酸盐矿物的基本结构是硅――氧四面体；在这种四面体内，硅原子占据中心，四个氧原子占据四角。这些四面体，依着四面体，依着不同的配合，形成了各类的硅酸盐）。其中纤维貌链状水镁硅酸盐属于链状结构的一种（如：单链[Si2O6]、透辉石CaMg[Si2O6]链状、双链[Si4O11]等）。它在地壳中分布极广，我国就是其中之一。以往由于开发利用落后，硅酸盐制品和材料仍广泛用于各种工业。因此加强对纤维貌链状水镁硅酸盐的科学研究，更好的来维护我们的生态系统环境。
本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种工艺简单、成本低、适用范围广、无二次污染且有重金属吸附作用的氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐的制配方法。
发明内容
氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐吸附重金属的制配方法，采用凝胶法制备，即以纤维貌链状水镁硅酸盐为基体，通过高速剪切搅拌形成凝胶，再加入氨丙基三乙氧基硅烷制备氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐，步骤如下：
1）将纤维貌链状水镁硅酸盐分散于去离子水中，按照去离子水：甲醇10：3的比例加入甲醇，形成纤维貌链状水镁硅酸盐悬浊液
2）将上述纤维貌链状水镁硅酸盐悬浊液在分散机上高速搅拌形成纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶；
3）高速搅拌条件下向纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶中加入氨丙基三乙氧基硅烷，继续高速搅拌；
4）将上述凝胶体系在80℃下恒温48小时；
5）将凝胶从凝胶体系中取出，在80℃烘干，研磨后即得到氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐。
所述纤维貌链状水镁硅酸盐悬浊液中纤维貌链状水镁硅酸盐与去离子水的重量比为1:24。
所述巯丙基三甲氧基硅烷与天然黏土纤维貌链状水镁硅酸盐的重量比为1:1。
所述高速搅拌速度为10000-12000转/分钟，高速搅拌形成纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶的时间为10分钟，高速搅拌形成氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶体系的时间为30分钟。
本发明的优点是：
1）吸附效果好：本发明制备的重金属吸附分离材料氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐，含有大量的活性功能基团，可通过化学吸附等表面络合反应吸附重金属，经试验证明氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐对铅镉铜锌铬具有较好的吸附效果。
2）用量少、易推广：本发明的材料在投加量较少的情况下即可取得较好的效果，成本较低，不会产生二次污染，易被社会接受。
3）适用范围广：本发明的吸附材料主要用于重金属污染水体、土壤的修复，对于由铅镉等多种重金属元素引起的复合污染也有显著的效果，同时使用方法简单，可以大规模推广应用。
具体实施方式
实施例：
氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐重金属吸附剂的制备方法，采用凝胶法制备，步骤如下：
1）将20g纤维貌链状水镁硅酸盐分散于400ml去离子水中，然后加入120ml甲醇，用搅拌机搅拌，即形成纤维貌链状水镁硅酸盐悬浊液；
2）将上述纤维貌链状水镁硅酸盐悬浊液在分散机上，以12000转/分钟的速度高速搅拌10分钟，形成纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶；
3）高速搅拌条件下向纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶中加入20ml氨丙基三乙氧基硅烷，继续高速搅拌20分钟形成纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶体系；
4）将上述凝胶体系在80℃下恒温48小时；
5）将凝胶从凝胶体系中取出，在80℃烘干，研磨后即得到氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐。
该氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐吸附水溶液重金属+的应用检测：
配置一系列浓度为50-250mg/L的硝酸铅溶液、浓度为10-100mg/L的硝酸镉溶液、浓度为10-150mg/L的硝酸锌溶液、浓度为20-200mg/L的硝酸铜溶液作为工作液，分别量取50 mL置于100 mL离心管中，称取氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐0.05 g分别加入已经添加重金属污染工作液的离心管中，氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐与污液比1g/L，恒温震荡12 h，高速离心后取上层清液，用原子吸收分光光度计测定溶液中重金属浓度，根据工作液中重金属浓度前后浓度差计算氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐的吸附量。
检测结果显示:氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐对溶液中重金属污染具有良好的吸附效果，其饱和吸附量约为铅180mg/g，镉65mg/g，锌60mg/g，铜80mg/g。

Claims (4)

1.氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐吸附重金属的制配方法，其特征在于：采用凝胶法制备，即以纤维貌链状水镁硅酸盐为基体，通过高速搅拌形成凝胶，再加入氨丙基硅烷制备氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐，步骤如下：
1）将纤维貌链状水镁硅酸盐分散于去离子水中，按照去离子水：甲醇10：3的比例加入甲醇，形成纤维貌链状水镁硅酸盐悬浊液；
2）将上述纤维貌链状水镁硅酸盐悬浊液在分散机上高速搅拌形成纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶；
3）高速搅拌条件下向纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶中加入氨丙基三甲氧基硅烷，继续高速搅拌形成纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶体系；
4）将上述凝胶体系在80℃下恒温48小时；
5）将凝胶从凝胶体系中取出，在80℃烘干，研磨后即得到纤维貌链状水镁硅酸盐。
2.根据权利要求1所述氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐吸附重金属的制配方法，其特征在于：所述纤维貌链状水镁硅酸盐悬浊液中纤维貌链状水镁硅酸盐与去离子水的重量比为1:24。
3.根据权利要求1所述氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：所述氨丙基三乙氧基硅烷与纤维貌链状水镁硅酸盐的重量比为1:1。
4.根据权利要求1所述氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐作为重金属吸附剂的制备方法，其特征在于：所述高速搅拌速度为10000-12000转/分钟，高速搅拌形成纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶的时间为10分钟，高速搅拌形成氨基修饰纤维貌链状水镁硅酸盐凝胶体系的时间为30分钟。
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