CN107051393A - 硅酸镁‑水热碳复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

硅酸镁‑水热碳复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107051393A
CN107051393A CN201710372959.1A CN201710372959A CN107051393A CN 107051393 A CN107051393 A CN 107051393A CN 201710372959 A CN201710372959 A CN 201710372959A CN 107051393 A CN107051393 A CN 107051393A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydro
magnesium silicate
thermal carbon
carbon composite
thermal
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.)
Granted
Application number
CN201710372959.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107051393B (zh
Inventor
袁兴中
熊婷
陈晓红
吴志斌
王惠
蒋龙波
谢沅沅
肖景峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University
Original Assignee
Hunan University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University filed Critical Hunan University
Publication of CN107051393A publication Critical patent/CN107051393A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107051393B publication Critical patent/CN107051393B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/223—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material containing metals, e.g. organo-metallic compounds, coordination complexes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明公开了一种硅酸镁‑水热碳复合材料及其制备方法和应用，所述硅酸镁‑水热碳复合材料包括块状多孔的硅酸镁和球状多孔的水热碳，所述水热碳负载在硅酸镁的表面及孔隙内。制备方法，包括以下步骤：（1）制备硅酸镁的分散液；（2）将碳源和有机酸加入到硅酸镁的分散液中，进行水热反应，反应完毕后过滤，得到沉淀产物；（3）将步骤（2）所得的沉淀产物加入到碱液中，以打通水热碳阻塞的孔道，过滤后得到硅酸镁‑水热碳复合材料。该硅酸镁‑水热碳复合材料具有环保无毒，成本低，不易团聚等优点，对水体中阳离子型染料及重金属有极强的吸附作用。

Description

硅酸镁-水热碳复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于环保吸附材料技术领域，尤其涉及一种硅酸镁-水热碳复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着经济的发展，我国染料及重金属污染废水引发的环境问题也日益突出。大多数染料具有很强的化学稳定性和生物难降解性，因此能在水体中长时间的存在并造成严重的环境污染，重金属不会通过自然界本身物理的、化学的或生物的作用净化，其具有富集性，从而很难在环境中降解，同时通过各种方式进入人体使人类受到危害。染料还可以与环境中普遍存在的重金属等（如镉）发生协同效应形成复合污染，甚至形成难于挥发和生物降解的水溶性物质，导致其在环境中长期存在和累积，通过食物链在人体中富集，加重了机体的毒害作用。目前，为了减少染料及重金属对环境的污染，光催化降解、膜过滤、絮凝与沉淀、电化学技术以及吸附等方法被应用于复合处理中。吸附法处理染料和/或重金属污染水体因具有操作简单、投资少、处理后出水水质好等特点而受到重视，但大部分吸附剂因吸附能力低，成本高，污染物去除量少等原因不能广泛应用于工厂染料和/或重金属污染水体的处理过程中，提高该方法的关键在于开发更加高效、环保、低成本的吸附剂材料。
近年来，碳材料，和天然矿物（硅藻土，膨润土）等吸附剂均被运用于染料/重金属污染水体的处理过程中。硅酸盐是粘土矿物最常见的组成成分，粘土具有较大的比表面积、稳定的化学机械性能、良好的环境兼容性等特性，是水体污染修复固化最理想的材料之一。但是，硅酸盐的吸附能力限制了其应用范围。碳材料中的水热碳因其合成简单，并且在低温下合成的水热碳表面含有羟基、羧基等大量的官能团，对染料/重金属污染水体具有良好的吸附性能。但是，水热碳在水溶液中分散性能不好，极易发生团聚现象，因此使用也受限。目前，国内外已有关于利用水热碳表面修饰粘土矿物的研究，并已运用于染料、重金属等污染水体的处理过程中。但是天然矿物由于自身吸附能力有限，即使负载水热碳后，吸附效果仍然不佳。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种环保无毒，成本低，不易团聚，对水体中阳离子型染料及重金属有极强的吸附作用的硅酸镁-水热碳复合材料，相应地，还提供上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，相应地，还提供上述的硅酸镁-水热碳复合材料在修复亚甲基蓝和/或镉污染废水中的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种硅酸镁-水热碳复合材料，其特征在于，所述硅酸镁-水热碳复合材料包括块状多孔的硅酸镁和球状多孔的水热碳，所述水热碳负载在硅酸镁的表面及孔隙内。
上述的硅酸镁-水热碳复合材料，优选的，所述水热碳的平均粒径为500nm～1000nm，所述水热碳负载量为硅酸镁-水热碳复合材料质量的20%～80%。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硅酸镁超声分散到水中，得到硅酸镁的分散液；
（2）将碳源和有机酸加入到步骤（1）所得的硅酸镁的分散液中，进行水热反应，反应完毕后过滤，得到沉淀产物；
（3）将步骤（2）所得的沉淀产物加入到碱液中，以打通水热碳阻塞的孔道，过滤后得到硅酸镁-水热碳复合材料。
上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，优选的，所述步骤（2）中，所述有机酸包括丙烯酸或乙烯基咪唑。
上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，优选的，所述步骤（2）中，所述碳源包括葡萄糖、纤维素、淀粉、蔗糖、环糊精、果糖或麦芽糖等。
上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，优选的，所述步骤（2）中，当所述碳源为葡萄糖、所述有机酸为丙烯酸时，所述硅酸镁、葡萄糖和丙烯酸的质量比为1∶2～4∶0.2～0.4。
上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，优选的，所述步骤（1）中，所述碱液中OH-的浓度为0.5M～1M。
上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，优选的，所述步骤（2）中，所述水热反应的温度为160～220℃，时间为16～24h。
上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，优选的，所述步骤（1）中，所述硅酸镁由以下方法制得：将硫酸镁溶液滴加至硅酸钠溶液中，磁力搅拌0.5～4h，得到混合液，其中硅酸镁和硫酸钠的质量比为4.5∶5～1∶1；将所得混合液转入水热反应釜中进行水热合成反应，水热温度为110～220℃，时间为12～24h，反应完成后过滤，得到硅酸镁。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的硅酸镁-水热碳复合材料或上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法所制备的硅酸镁-水热碳复合材料在修复亚甲基蓝和/或镉污染废水中的应用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的硅酸镁-水热碳复合材料，微观结构为球状多孔的水热碳负载在块状多孔的硅酸镁的表面及孔隙内，硅酸镁在较大放大倍数下颗粒呈不规则块状，分散较均匀，蓬松多孔，颗粒间空隙较大，有利于吸附。另外，硅镁胶表面有硅羟基（Si-OH）和镁氧基（Mg-O）两种基团，吸附能力远大于天然矿物，且有利于水热碳表面的官能团（如羟基，羧基等）与硅羟基和镁氧基发生螯合反应，不仅提高了硅酸镁表面水热碳的负载量（负载量计算值达80%以上），而且使得水热碳和硅酸镁牢固结合，提高了硅酸镁-水热碳复合材料的稳定性。水热碳显微结构为球状多孔，被无定形碳堵塞造成的闭孔少，具有丰富的孔结构和高的比表面积，从而具有优良的吸附性能。
2、本发明采用水热合成法制备硅酸镁-水热碳复合材料，丙烯酸的加入，可在水热碳形成过程中与其发生环加成作用，形成更多的共轭，从而增加更多的吸附有效位点。随后加碱活化，氢氧根离子与水热炭内部的碳原子发生反应，可以使水热炭化时被无定形碳堵塞造成的闭孔打开，使本来的孔隙变大，比表面积增大，形成丰富的孔结构。
3、硅和镁的质量比以及水热温度的控制都对硅酸镁的形貌特征有很大的影响。本发明优选通过水热合成法制备硅酸镁，控制硅镁比为4.5∶5～1∶1水热温度在160-220℃，时间控制在16～24h，合成了蓬松多孔的不规则块状硅酸镁，比表面高达417.26m2/g，其吸附能力远优于其他粘土矿物或其他形状的硅酸镁。
附图说明
图1为本发明实施例1步骤（1）制备得到的的硅酸镁的透射电镜图。
图2为本发明实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料的扫描电镜图。
图3为本发明实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料的透射电镜图。
图4为本发明实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料的傅里叶红外光谱图。
图5为本发明实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料的热重分析图。
图6为本发明实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料在不同温度下对水体亚甲基蓝的吸附量与初始浓度的关系曲线图。
图7为本发明实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料在不同温度下对镉的吸附量与初始浓度的关系曲线图。
图8为本发明实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料对亚甲基蓝的吸附量随与时间的关系曲线。
图9为本发明实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料对镉的吸附量与时间的关系曲线。
图10为本发明实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料在亚甲基蓝和镉的复合污染废水中，对亚甲基蓝的吸附量随镉浓度变化关系曲线图。
图11为本发明实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料在亚甲基蓝和镉的复合污染废水中，对镉的吸附量随亚甲基蓝浓度变化关系曲线图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种本发明的硅酸镁-水热碳复合材料，宏观为黑灰色粉末状，包括块状多孔的硅酸镁和球状的水热碳，水热碳负载在硅酸镁的表面及孔隙内，并与硅酸镁化学结合。其中，水热碳的粒径为500～1000nm，水热碳负载量为硅酸镁-水热碳复合材料质量的37%，该硅酸镁-水热碳复合材料环保无毒，成本低，不易团聚，对水体中阳离子型染料及重金属有极强的吸附作用。
一种上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将4.5g的硅酸钠溶于20 ml的水中，得到硅酸钠溶液；将5g的硫酸镁溶于15ml的水中，得到硅酸钠溶液，将所得硫酸镁溶液缓慢滴加至硅酸钠溶液中，滴加完毕后磁力搅拌1h，得到混合液。将所得混合液转入水热反应釜中进行水热合成反应，水热温度为180℃，时间为24h，反应完成后过滤，用水洗三遍，离心后在60℃烘干12h，得到硅酸镁。称取硅酸镁1000mg超声分散到35ml去离子水中，得到硅酸镁的分散液；
图1为步骤（1）所得硅酸镁的TEM图，由图可见，硅酸镁微观结构为蓬松多孔的块状。
（2）向步骤（1）所得的硅酸镁的分散液中加入4000mg葡萄糖、400mg 丙烯酸并混合均匀，于25℃～45℃超声反应0.5h，使葡萄糖溶解，并使丙烯酸、葡萄糖、硅酸镁充分混合均匀，再转入水热合成釜中，于180℃下水热反应24h，反应完毕后过滤，洗涤干燥，得到沉淀产物；
（3）将步骤（2）所得的沉淀产物加入到0.1M氢氧化钠溶液中搅拌1h，以打通水热碳阻塞的孔道，增加水热碳的比表面积。完毕后过滤，再依次用水和无水乙醇洗涤，离心，最后于60℃条件下干燥12h，得到硅酸镁-水热碳复合材料。
图2为本实施例所得的硅酸镁-水热碳复合材料的SEM图，图3为本实施例所得的硅酸镁-水热碳复合材料的TEM图，有图可见，本实施例所得的硅酸镁-水热碳复合材料微观结构整体为黑灰色蓬松多孔的块状，球状的水热碳成功负载在块状多孔的硅酸镁的表面及孔隙内，水热碳粒径为500～1000nm。
图4为本实施例的硅酸镁-水热碳复合材料的傅里叶红外光谱图，由图可见，复合材料较硅酸镁单体而言，增加了大量的含氧官能团，如羟基，羧基。
本实施例所得的硅酸镁-水热碳复合材料的热重分析图如图5所示。水热碳的负载量计算如下：硅酸镁-水热碳在200-800℃失重约45%，其中包括硅酸镁在此温度范围内中失去的重量如结合水（约8%）挥发，以及水热碳氧化所导致的重量。因此，材料的载碳量=硅酸镁-水热碳的失重-硅酸镁的失重，结果为37%。
实施例2：
实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料在吸附废水中亚甲基蓝染料的应用一：
在三组亚甲基蓝水溶液中（组1、组2和组3，每组5个各20mL，每组5个的亚甲基蓝浓度分别为50mg/L、70mg/L、85mg/L、150mg/L、240mg/L，pH均=5.3），分别加入5mg实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料，第一组置于25℃、170rpm的恒温水浴锅中振荡24h；第二组置于35℃、170rpm的恒温水浴锅中振荡24h；第三组置于45℃、170rpm的恒温水浴锅中振荡24h，即完成吸附。完毕后每组每个取10ml处理后溶液分别过0.22μm水系滤膜，每个滤液均采用紫外吸光光度法于波长665nm处测定亚甲基蓝含量，并计算得出硅酸镁-水热碳复合材料对亚甲基蓝的吸附量。结果如图6所示，由图可知，硅酸镁/水热碳复合材料对亚甲基蓝的吸附随温度的增高而增大，同时也随初始浓度的增加而增大，最大吸附量为418mg/g。
实施例3：
实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料在吸附废水中镉的应用一：
在三组含镉水溶液中（组1、组2和组3，每组6个各20mL，每组6个的镉浓度分别为30mg/L、35mg/L、40mg/L、45mg/L、50mg/L、55mg/L，pH均=5.3），分别加入5mg实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料，第一组置于25℃、170rpm的恒温水浴锅中振荡24h；第二组置于35℃、170rpm的恒温水浴锅中振荡24h；第三组置于45℃、170rpm的恒温水浴锅中振荡24h，即完成吸附。完毕后每组每个取10ml处理后溶液分别过0.22μm水系滤膜，每个滤液均采用原子吸收法测定镉含量，并计算得出硅酸镁-水热碳复合材料对镉的吸附量。结果如图7所示，由图可知，硅酸镁-水热碳复合材料对镉的吸附也随着初始浓度和温度的增大而增加。理论最大吸附能力为108mg/g。
实施例4：
实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料在吸附废水中亚甲基蓝染料的应用二：
称取75mg实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料于300ml浓度为100mg/L、pH=5.3的亚甲基蓝水溶液中，置于25℃、170rpm的恒温水浴锅中振荡，分别在1min，3min，5min，10min，15min，20min，30min，40min，50min，60min，90min，120min，240min，360min取5ml处理后的溶液过0.22μm水系滤膜，然后每个滤液均采用紫外吸光光度法于波长665nm处测定亚甲基蓝含量，并计算得出硅酸镁/水热碳复合材料对亚甲基蓝的吸附量随时间变化的趋势，所得结果如图8所示。由图可知，硅酸镁/水热碳复合材料对亚甲基蓝的吸附随时间的增加而增大，在6h已基本达到平衡。最大吸附能力为283mg/g。硅酸镁/水热碳复合材料对亚甲基蓝的吸附过程符合二级吸附动力学模型。
实施例5：
实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料在吸附废水中镉的应用二：
称取75mg实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料于300ml浓度为50mg/L、pH=5.3的镉溶液中，置于25℃、170rpm的恒温水浴锅中振荡，在5s，15s，25s，45s，1min，1.5min，2min，4min，6min，8min，10min，15min，20min，30min，40min，60min取5ml处理后的溶液过0.22μm水系滤膜，然后再采用原子吸收法测定镉含量，并计算得出硅酸镁/水热碳复合材料对镉吸附量及去除率，所得结果如图9所示。由图可知，硅酸镁-水热碳复合材料对镉的吸附随时间的增加而增大，在1h已基本达到平衡。最大吸附能力为90.80 mg/g。硅酸镁/水热碳复合材料对镉的吸附过程符合二级吸附动力学模型。
实施例6：
实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料在在修复含亚甲基蓝和镉污染废水中的应用：
不同镉浓度对亚甲基蓝吸附的影响：分别称取5mg实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料加入至7个20ml，pH=5.3，含有100mg/L亚甲基蓝水溶液中，这7个亚甲基蓝水溶液还分别含有浓度为30mg/L、35mg/L、40mg/L、45mg/L、50mg/L、55mg/L、60mg/L的镉，均置于25℃、170rpm恒温水浴锅中振荡24h，即完成吸附。每个取10mL处理后溶液过0.22μm水系滤膜，然后再采用紫外吸光光度法在波长665nm处测定亚甲基蓝含量，采用原子吸收法测定镉的含量。所得结果如图10所示。
不同亚甲基蓝浓度对镉吸附的影响：分别称取5mg实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料加入至7个20ml，pH=5.3，含有50mg/L镉的水溶液中，这7个含镉水溶液中分别含有浓度为70mg/L、90mg/L、105mg/L、120mg/L、140mg/L、160mg/L、175mg/L的亚甲基蓝，均置于25℃、170rpm恒温水浴锅中振荡24h，完成吸附。每个取10mL处理后溶液过0.22μm水系滤膜，即完成吸附。然后再采用紫外吸光光度法在波长665nm处测定亚甲基蓝含量，采用原子吸收法测定镉的含量。所得结果如图11所示。
由图10和图11可知，硅酸镁-水热碳复合材料对亚甲基蓝和镉的吸附属于竞争吸附。但是二者同时存在的情况下对某种污染物的吸附能力影响不大，说明该硅酸镁-水热碳复合材料可用于亚甲基蓝和镉的复合污染修复。
对比例1：
本对比例的复合材料为硅酸镁-水热碳复合材料，其制备方法与实施例1基本相同，其不同点仅在于：步骤（3）中省去了沉淀产物加碱活化步骤。
对比例2：
本对比例的复合材料为海泡石-水热碳复合材料，其制备方法与实施例1基本相同，其不同点仅在于：采用海泡石代替硅酸镁。
实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料、对比例1的硅酸镁-水热碳复合材料、以及对比例2的海泡石-水热碳复合材料对亚甲基蓝染料去除效果的对比：
配制3组亚甲基蓝水溶液（每组25ml，pH=5.3，亚甲基蓝浓度为140mg/L），在第一组中加入5mg实施例1的硅酸镁-水热碳复合材料，在第二组中加入5mg对比例1的硅酸镁-水热碳复合材料，在第三组中加入5mg对比例2的海泡石-水热碳复合材料，均置于25℃、170rpm恒温水浴锅中振荡24h，即完成吸附。每个取10mL处理后溶液过0.22μm水系滤膜，然后再采用紫外吸光光度法在波长665nm处测定亚甲基蓝含量。所得结果如表1所示：
材料 吸附量（mg/g） 去除效率（%）
海泡石-水热碳 277 39
硅酸镁-水热碳（未碱活化） 339 48
硅酸镁-水热碳 442 63
由表1可以看出，本实施例的碱活化后硅酸镁-水热碳复合材料吸附能力大大增强，吸附量由339mg/g提高到了442mg/g，说明碱活化促进了复合材料的吸附能力。而对比海泡石-水热碳复合材料的吸附能力，硅酸镁-水热碳复合材料的吸附能力也远高于海泡石复合材料。说明硅酸镁也是复合材料吸附能力强的一个重要原因。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅酸镁-水热碳复合材料，其特征在于，所述硅酸镁-水热碳复合材料包括块状多孔的硅酸镁和球状多孔的水热碳，所述水热碳负载在硅酸镁的表面及孔隙内。
2.根据权利要求1所述的硅酸镁-水热碳复合材料，其特征在于，所述水热碳的平均粒径为500nm～1000nm，所述水热碳负载量为硅酸镁-水热碳复合材料质量的20%～80%。
3.一种硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将硅酸镁超声分散到水中，得到硅酸镁的分散液；
（2）将碳源和有机酸加入到步骤（1）所得的硅酸镁的分散液中，进行水热反应，反应完毕后过滤，得到沉淀产物；
（3）将步骤（2）所得的沉淀产物加入到碱液中，以打通水热碳阻塞的孔道，过滤后得到硅酸镁-水热碳复合材料。
4.根据权利要求3所述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述有机酸包括丙烯酸或乙烯基咪唑。
5.根据权利要求3所述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述碳源包括葡萄糖、纤维素、淀粉、蔗糖、环糊精、果糖或麦芽糖等。
6.根据权利要求3所述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，当所述碳源为葡萄糖、所述有机酸为丙烯酸时，所述硅酸镁、葡萄糖和丙烯酸的质量比为1∶2～4∶0.2～0.4。
7.根据权利要求3所述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述碱液中OH-的浓度为0.5M～1M。
8.根据权利要求3所述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述水热反应的温度为160～220℃，时间为16～24h。
9.根据权利要求3所述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述硅酸镁由以下方法制得：将硫酸镁溶液滴加至硅酸钠溶液中，磁力搅拌0.5～4h，得到混合液，其中硅酸镁和硫酸钠的质量比为4.5∶5～1∶1；将所得混合液转入水热反应釜中进行水热合成反应，水热温度为110～220℃，时间为12～24h，反应完成后过滤，得到硅酸镁。
10.一种如权利要求1或2所述的硅酸镁-水热碳复合材料或如权利要求3～9任一项所述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法所制备的硅酸镁-水热碳复合材料在修复亚甲基蓝和/或镉污染废水中的应用。
CN201710372959.1A 2017-03-14 2017-05-24 硅酸镁-水热碳复合材料及其制备方法和应用 Active CN107051393B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710150265 2017-03-14
CN2017101502653 2017-03-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107051393A true CN107051393A (zh) 2017-08-18
CN107051393B CN107051393B (zh) 2020-04-17

Family

ID=59610613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710372959.1A Active CN107051393B (zh) 2017-03-14 2017-05-24 硅酸镁-水热碳复合材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107051393B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108219895A (zh) * 2018-01-15 2018-06-29 陕西科技大学 一种硅酸镁/碳复合纳米润滑剂的制备方法
CN110756165A (zh) * 2019-11-11 2020-02-07 南京林业大学 一种用于吸附重金属离子的羧基碳球的制备方法及其产品
CN113181879A (zh) * 2021-05-21 2021-07-30 福州大学 一种中空碳基硅酸镁微球吸附剂的制备方法及应用
CN114797750A (zh) * 2022-04-22 2022-07-29 河北省科学院能源研究所 一种交联淀粉基复合吸附剂及其制备方法和应用
CN116272842A (zh) * 2022-09-08 2023-06-23 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所 一种氮掺杂水热碳-硅酸镁复合材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHANG-YAN CAO ET AL.,: "Programmed Synthesis of Magnetic Magnesium Silicate Nanotubes with High Adsorption Capacities for Lead and Cadmium Ions", 《CHEM. EUR. J. 》 *
REZAN DEMIR-CAKAN ET AL.,: "Carboxylate-Rich Carbonaceous Materials via One-Step Hydrothermal Carbonization of Glucose in the Presence of Acrylic Acid", 《CHEM. MATER.》 *
孙珊珊: "硅镁材料的制备及吸附性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
马宝歧 等: "《半焦的利用》", 30 June 2014, 冶金工业出版社 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108219895A (zh) * 2018-01-15 2018-06-29 陕西科技大学 一种硅酸镁/碳复合纳米润滑剂的制备方法
CN110756165A (zh) * 2019-11-11 2020-02-07 南京林业大学 一种用于吸附重金属离子的羧基碳球的制备方法及其产品
CN110756165B (zh) * 2019-11-11 2022-03-25 南京林业大学 一种用于吸附重金属离子的羧基碳球的制备方法及其产品
CN113181879A (zh) * 2021-05-21 2021-07-30 福州大学 一种中空碳基硅酸镁微球吸附剂的制备方法及应用
CN114797750A (zh) * 2022-04-22 2022-07-29 河北省科学院能源研究所 一种交联淀粉基复合吸附剂及其制备方法和应用
CN114797750B (zh) * 2022-04-22 2023-10-13 河北省科学院能源研究所 一种交联淀粉基复合吸附剂及其制备方法和应用
CN116272842A (zh) * 2022-09-08 2023-06-23 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所 一种氮掺杂水热碳-硅酸镁复合材料及其制备方法和应用
CN116272842B (zh) * 2022-09-08 2024-10-08 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所 一种氮掺杂水热碳-硅酸镁复合材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN107051393B (zh) 2020-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jiang et al. Preparation of a novel bio-adsorbent of sodium alginate grafted polyacrylamide/graphene oxide hydrogel for the adsorption of heavy metal ion
CN107051393A (zh) 硅酸镁‑水热碳复合材料及其制备方法和应用
Duan et al. Carbohydrates-rich corncobs supported metal-organic frameworks as versatile biosorbents for dye removal and microbial inactivation
An et al. Adsorption of heavy metal ions by iminodiacetic acid functionalized D301 resin: Kinetics, isotherms and thermodynamics
CN105236507B (zh) 利用β‑环糊精壳聚糖与核桃壳生物炭复合的吸附剂去除废水中的六价铬的方法
CN107282025B (zh) 纳米纤维素基官能化气凝胶型重金属吸附材料的制备方法
CN106732425A (zh) 季铵盐壳聚糖改性的膨润土吸附材料及其制备和在吸附废水中铅离子的应用
CN102527347B (zh) 一种磁性壳聚糖/阳离子表面活性剂改性沸石吸附剂及其制备方法和应用
CN104492386B (zh) 一种草酸改性柚子皮生物吸附剂的制备方法
CN105107471B (zh) 巯基木质纤维素/蒙脱土复合重金属吸附剂及制备与应用
CN106179247B (zh) 一种六价铬吸附剂及其制备方法和应用
Zeng et al. Iron-loaded magnetic alginate-chitosan double-gel interpenetrated porous beads for phosphate removal from water: Preparation, adsorption behavior and pH stability
CN107983300A (zh) 二氧化锰修饰的生物炭复合材料及其制备方法和应用
Zhang et al. Uranium extraction from seawater by novel materials: A review
CN104148021A (zh) 一种用于吸附水中重金属离子的双功能化介孔二氧化硅的制备方法
Peng et al. Enhanced removal of Cd (II) by poly (acrylamide-co-sodium acrylate) water-retaining agent incorporated nano hydrous manganese oxide
CN107326650A (zh) 一种涤纶非织造织物的改性方法
CN107096506A (zh) 一种纳米Fe3O4/醚化细菌纤维素复合重金属吸附材料的制备方法
Liu et al. Stable cellulose-based porous binary metal–organic gels as highly efficient adsorbents and their application in an adsorption bed for chlortetracycline hydrochloride decontamination
CN108514870A (zh) 水滑石-聚间苯二胺复合材料及其制备方法和应用
CN105169975A (zh) 一种壳聚糖/明胶复合膜的制备方法
Liu et al. Adsorption of lead ions by activated carbon doped sodium alginate/sodium polyacrylate hydrogel beads and their in-situ recycle as sustainable photocatalysts
CN113083221B (zh) 一种Si/Mg改性埃洛石材料及其制备方法与应用
CN114471466A (zh) 氨基修饰玉米芯衍生的氮掺杂纳米零价铁/生物炭及其制备方法与应用
Zheng et al. Bionic-inspired La–Zn (4, 4′-dipy)(OAc) 2/bacterial cellulose composite membrane for efficient separation of nitrogen and phosphorus in water

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant