CN107486141B - 一种高吸附容量的氧化镁化学修饰硅藻土的制备方法 - Google Patents
一种高吸附容量的氧化镁化学修饰硅藻土的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107486141B CN107486141B CN201710740666.4A CN201710740666A CN107486141B CN 107486141 B CN107486141 B CN 107486141B CN 201710740666 A CN201710740666 A CN 201710740666A CN 107486141 B CN107486141 B CN 107486141B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diatomite
- suspension
- kieselguhr
- ammonia water
- magnesium
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical class O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 137
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 35
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 49
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 16
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 16
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 8
- -1 magnesium oxide modified diatomite Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 5
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 22
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 13
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 7
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 7
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 4
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 3
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Chemical compound O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N [O].[Si] Chemical compound [O].[Si] OBNDGIHQAIXEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 1
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
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
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/14—Diatomaceous earth
-
- 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
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
-
- 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
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- 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
- C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
-
- 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
- C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高吸附容量的氧化镁化学修饰硅藻土的制备方法，包括如下步骤：1)将硅藻土溶于氨水中，通过搅拌使氨水充分浸渍硅藻土，形成硅藻土悬液；2)将氯化镁溶液缓慢滴加到所述硅藻土悬液中，使氯化镁与氨水充分反应后充分搅拌，得混合液；3)将上述混合液在160～200℃水热反应陈化处理2～6h，冷却后洗涤，过滤得到氢氧化镁负载的硅藻土前驱体；4)将所述氢氧化镁负载的硅藻土前驱体经干燥后进行锻烧，得氧化镁改性硅藻土。本发明制备得到的硅藻土的表面积和吸附容量大，而且氧化镁以“生长”的方式负载于硅藻土的表面，与直接负载的方式相比，氧化镁在硅藻土表面的稳定性更高，有利于延长复合材料的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，是一种硅藻土表面原位生长花状纳米结构氧化镁，即高吸附容量或高比表面积氧化镁化学修饰硅藻土的制备方法。
背景技术
治理重金属离子污染一直受到社会的高度关注，相关的新材料、新技术、新技术成为研究热点。目前，重金属污染废水治理方法有十几种，但真正能规模化应用的只有药剂法、电絮凝法、二次膜法和吸附法。相比较而言，吸附法简便、实用，应用最多，但吸附法在应用中主要受限于材料(吸附剂)的吸附效能。具有多孔、大比表面和丰富表面官能团，是优异的重金属离子吸附材料，其中材料有序孔道结构和合理孔径分布尤为重要。目前适合吸附重金属离子的多孔材料主要是活性碳、分子筛、多孔纤维等。由于分子筛、多孔纤维成本非常高，限制其工业应用；只有活性碳在商业应用，而活性碳孔道结构不规则，且呈开孔状结构，容易解吸，无法达到深度处理重金属离子的要求。因此高效、低成本吸附剂的制备与应用成为制约吸附法处理重金属离子的技术关键。
硅藻土是具有天然有序微孔结构的非金属矿物材料，小孔孔径为20～50nm、大孔孔径为100～300nm，其孔径分布合理、孔道结构有序具有制备重金属离子优异吸附剂的特征。主要化学成份为非晶态SiO2，由硅氧四面体相互桥连而成网状结构，由于硅原子数目的不确定性，导致网络中存在配位缺陷和氧桥缺陷等[11]。因此在其表面存在大量Si-O-悬空键，容易结合H而形成Si－OH，即表面硅羟基。表面硅羟基在水中易解离成Si－O-和H+，使得硅藻土表面呈现负电性。因此，硅藻土吸附重金属阳离子具有天然的结构优势。由于硅藻土微孔结构的天然性，使得大幅度降低处理重金属离子吸附材料制备费用成为可能。然而硅藻土原矿也存在比表面积较低的问题(25～30m2/g)，导致其吸附容量受限。因此，需对硅藻土进行表面处理或改性，以便大幅提高重金属离子的吸附能力。
纳米结构材料是表面活性官能团最为丰富的材料，尤其是有序纳米结构材料，可显著提高材料的比表面积和吸附容量(能力)。但纯粹的纳米结构材料作为重金属离子吸附剂，存在颗粒团聚严重(影响吸附效能)和吸附剂难于后续处理(固液分离困难)，且易以造成流失(浪费)和二次污染等问题。因此，在硅藻土的藻盘上，制备纳米结构有序铁或镁等金属氧化物，可在增加材料表面活性官能团同时，提高复合材料的比表面积，显著增加其吸附容量；进而改善该复合材料吸附重金属离子效能，非常有实际意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种在硅藻土表面生长花状纳米氧化镁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将硅藻土溶于氨水，通过搅拌使氨水充分浸渍硅藻土，形成硅藻土悬液；
2)将十六烷基三甲基溴化铵加入上述硅藻土悬液中，得初步改性硅藻土悬液
3)将氯化镁溶液缓慢滴加到所述初步改性硅藻土悬液中，得混合液；
4)将上述混合液在160～200℃的水热条件中陈化处理2～6h，冷却后洗涤，过滤得到氢氧化镁负载的硅藻土前驱体；
5)将所述氢氧化镁负载的硅藻土前驱体经干燥后进行锻烧，得氧化镁化学修饰硅藻土。
本发明所述的方法通过将氯化镁滴加到硅藻土悬液中，同时控制陈化处理的条件，可使氧化镁以较为规则的形状“生长”于硅藻土表面，形成有序的纳米结构。与其他方法相比，可大大地提高硅藻土的表面积和吸附容量，而且以“生长”的方式负载于硅藻土的表面与直接负载的方式相比，氧化镁在硅藻土表面的稳定性更高，有利于延长复合材料的使用寿命。
本发明所述的硅藻土可用于吸附低浓度的重金属溶液，所述重金属溶液为浓度20mg/L～100mg/L的Cr(VI)溶液
优选的，所述步骤1)中氨水的浓度为22～28％。
优选的，所述步骤1)中，所述硅藻土在氨水中的质量浓度为0.07～0.09g/ml。
优选的，搅拌的具体操作为温度22～28℃的条件下，以70～80r/min磁力搅拌25～35min。
优选的，所述步骤2)中十六烷基三甲基溴化铵的添加量与硅藻土的质量比为0.025～0.05：1。
优选的，所述步骤3)中添加氯化镁后，硅藻土的质量与氯化镁的质量之比为1：0.4～0.6。由于纳米金属氧化物和硅藻土对重金属离子都具有吸附效果，因此，从理论上来讲，硅藻土负载的纳米氧化镁越多吸附效果越好，但是或负载太多，氧化镁会把硅藻土表面的孔堵住，反而会影响最终的吸附效果。上述的相对用量可达到最佳的吸附效果。
优选的，所述步骤3)中氯化镁溶液的质量浓度为0.03～0.05g/ml。
优选的，所述步骤3)中滴加的速度为50滴/min。将氯化镁以滴加的方式加入到硅藻土悬浮液中，与其他添加方式相比，可使氯化镁与氨水的反应更缓慢，得到的Mg(OH)2以更为均匀的方式分散于硅藻土的表面，有利于后续在硅藻土表面进行均匀负载和生长。
优选的，所述步骤3)中滴加的过程中对硅藻土悬液以70～80r/min的速度进行磁力搅拌。
优选的，所述步骤4)中陈化处理的具体操作为，在180℃的水热条件下处理2h。在陈化处理的过程中，反应生成的Mg(OH)2沉积于硅藻土的表面，这个过程的条件控制会直接影响硅藻土表面的Mg(OH)2的形成状态，因此需严格控制，申请人发现，在180℃的条件下处理2h，其效果最佳。
优选的，所述步骤4)中煅烧的温度为400～600℃。
优选的，本发明所述的方法包括如下步骤：
1)将硅藻土溶于浓度为22～28％的氨水，通过磁力搅拌使氨水充分浸渍硅藻土，形成浓度为0.07～0.09g/ml的硅藻土悬液；
2)将十六烷基三甲基溴化铵加入上述硅藻土悬液中，所述十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土的质量比为0.025～0.05：1，得初步改性的硅藻土悬液；
3)将质量浓度为0.03～0.05g/ml的氯化镁溶液以50滴/min的速度，滴加到所述初步改性硅藻土悬液中，得混合液，滴加的过程中，对所述初步改性的硅藻土悬液进行磁力搅拌，滴加完毕后，所述硅藻土与所述氯化镁的质量之比为1：0.4～0.6；
4)将上述混合液在180℃的水热条件中陈化处理2h，冷却后洗涤，过滤得到氢氧化镁负载的硅藻土前驱体；
5)将所述氢氧化镁负载的硅藻土前驱体经干燥后在进行450～550℃的条件下进行锻烧，得氧化镁化学修饰硅藻土。
更优选的，本发明所述的方法包括如下步骤：
1)将硅藻土溶于浓度为25％的氨水，通过磁力搅拌使氨水充分浸渍硅藻土，形成浓度为0.08～0.085g/ml的硅藻土悬液；
2)将十六烷基三甲基溴化铵加入上述硅藻土悬液中，所述十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土的质量比为0.04～0.05：1，得初步改性的硅藻土悬液；
3)将质量浓度为0.03～0.05g/ml的氯化镁溶液以50滴/min的速度，滴加到所述初步改性硅藻土悬液中，得混合液，滴加的过程中，对所述初步改性的硅藻土悬液进行磁力搅拌，滴加完毕后，所述硅藻土与所述氯化镁的质量之比为1：0.4～0.5；
4)将上述混合液在180℃的水热条件中陈化处理2h，冷却后洗涤，过滤得到氢氧化镁负载的硅藻土前驱体；
5)将所述氢氧化镁负载的硅藻土前驱体经干燥后在进行450～550℃的条件下进行锻烧，得氧化镁化学修饰硅藻土。
本发明的另一目的是保护利用本发明所述的方法制备得到的氧化镁改性硅藻土。
本发明具有如下有益效果：
本发明所述的方法通过选择滴加的方式并严格控制陈化处理的条件，在硅藻土表面原位生长花状纳米结构氧化镁，制备出稳定性更高，具有大比表面积和高吸附容量的复合微孔吸附剂。通过采用本工艺方法所得负载型复合微孔吸附剂，比表面积最高可达350m2/g，在吸附低浓度铬酸溶液的过程中，铬离子去除率最高可达99％。
附图说明
图1为图1为实施例1产物的X射线衍射曲线；
图2为实施例1产物的扫描电镜照片。其中a为硅藻土原土的扫面电镜图像，b、c、d为实施例2产物的扫描电镜图像；
图3为实施例3产物的TEM图片；
图4为实施例2的产物进行N2吸脱附测试所得曲线，图4a为实例2所得产物的N2吸脱附曲线，图4b为孔径分布曲线；
图5a为实施例5的产物N2吸脱附曲线,图5b为实施例5产物的孔径分布曲线；
图6为对比例1产物的扫描电镜照片；
图7为对比例2所得产物的扫描电镜照片；
图8为对比例3所得产物的扫描电镜照片；
图9为对比例4产物的扫描电镜照片。
具体实施方式
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
本实施例涉及一种氧化镁改性硅藻土的制备方法，包括如下步骤：
1)将2.5g硅藻土添加到浓度为25％的30mL的氨水中，在温度25℃下磁力搅拌30min，得硅藻土悬液；
2)将0.1gCTAB(十六烷基三甲基溴化铵)加入所述硅藻土悬液中，形成初步改性的硅藻土悬液；
3)将2.5g MgCl2溶于30mL的水中，将所述氯化镁溶液以50滴/min的速度滴加到所述初步改性的硅藻土悬液中，边滴加边对硅藻土悬液进行磁力搅拌，得混合液；
4)将所述混合液置于反应釜中，在180℃水热反应2h进行陈化，冷却至室温，然后用去离子水和无水乙醇洗涤3～4次，过滤后得硅藻土负载氢氧化镁；
5)将上述洗涤完成的氢氧化镁负载的硅藻土前驱体在80℃的烘箱中烘干后在温度500℃的马弗炉中锻烧3h，得氧化镁改性硅藻土。
图1为实施例1产物的X射线衍射曲线。硅藻土为非晶态物质，其中晶体衍射峰(100)、(101)为硅藻土中石英杂质。(200)、(220)及(222)为氧化镁的晶面。反应2h样品XRD衍射峰与立方晶系的MgO(JCPDS45-0946)特征衍射峰非常吻合，表明硅藻土存在有较纯正MgO晶体，且在2θ值为42.9o，62.3o，78.6o，出现的峰，对应晶面分别为(200)，(220)，(222)。从图中可以看出氧化镁结晶性较好。
图2为实施例1产物的扫描电镜照片。其中a为硅藻土原土的扫面电镜图像，b、c、d为实施例2产物的扫描电镜图像。由图2a可知硅藻土为具有多孔结构的圆盘藻，孔道均匀、分布有序，中间大孔孔径为100nm～300nm，小孔孔径为20nm～50nm，边缘孔径为30nm～80nm，整个藻盘表面光滑。由图b、c、d可以看出MgO晶体均匀分布在硅藻土表面，其中MgO晶体呈现出花状形貌。由图2c可以看出花状MgO并没有堵住硅藻土表面原来的孔，这有利于重金属离子的吸附。
实施例2
与实施例1相比，其区别在于，所述步骤4)中的陈化时间为3h，其他条件与实施例1相同。
实施例3
与实施例1相比，其区别在于，所述步骤4)中的陈化时间为4h，其他条件与实施例1相同。
图3为实施例3产物的TEM图片。由图3a、b可清晰看到硅藻土边缘部位分布有纳米花状结构氧化镁。图3c、d的HRTEM可清晰看到晶格间距不等的衍射条纹，其衍射晶面间距为2.105nm，与Nb2O5标准卡片(JCPDS 15-0946)的(200)晶面间距相符合。实施例4
与实施例1相比，其区别在于，所述步骤4)中的陈化时间为5h，其他条件与实施例1相同。
图4为实施例2的产物进行N2吸脱附测试所得曲线，图4a为实例2所得产物的N2吸脱附曲线，由图可知该曲线介于III型和V型N2吸脱附曲线之间，并且存在H3迟滞环，H3型迟滞回线由组成花状形貌的片状MgO形成的。图4b为孔径分布曲线。由图可知产物孔径集中分布在0-20nm之间。
实施例5
与实施例1相比，其区别在于，所述步骤4)中的陈化时间为6h，其他条件与实施例1相同。
图5a为实施例5的产物N2吸脱附曲线,图5b为实施例5产物的孔径分布曲线。
对比例1
与实施例1相比，其区别在于，所述步骤4)中水热温度为60℃，其他条件与实施例1相同。图6为对比例1产物的扫描电镜照片(a、b图代表不同的放大倍数)。从图中可以看出纳米氧化镁生长并不充分。
对比例2
与实施例1相比，其区别在于，所述步骤4)中水热过程略去，即水浴反应后直接煅烧。其他条件与实施例1相同。图7为对比例2所得产物的扫描电镜照片(a、b图代表不同的放大倍数)。从图中可以看出氧化镁晶体结构粗大，并没有生长完全。
对比例3
与实施例1相比，其区别在于，所述步骤2)中所加入表面活性剂为SDBS(十二烷基苯磺酸钠)，其他条件与实施例1相同。图8为对比例3所得产物的扫描电镜照片。由图中可以看出虽然氧化镁晶体并未表现出完整形貌，硅藻土表面负载的氧化镁也相对较少。
对比例4
与实施例1相比，其区别在于，所述步骤3)不采用滴加的方式，直接将氯化镁的溶液添加到硅藻土的悬浮液中。
图9a、b为对比例4产物的扫描电镜照片。从图9a中可以看出，硅藻土表面沉积了一层没有形貌的氧化镁，硅藻土表面的孔大部分被氧化镁堵住，这将不利于硅藻土的吸附性能。图9b中氧化镁团聚在硅藻土的表面，同样不利于吸附性能。
实验例
用实施例1～8和对比例中制备得到的硅藻土对含铬离子的溶液进行吸附，
其具体操作为：取浓度为60mg/L的六价铬溶液100mL置于烧杯中，然后加入0.1g氧化镁改性硅藻土样品。混合后进行磁力搅拌一定时间。过滤。即完成对溶液中六价铬的吸附。
其吸附结果如下表：
表1
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种高吸附容量的氧化镁化学修饰硅藻土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将硅藻土溶于氨水，通过搅拌使氨水充分浸渍硅藻土，形成硅藻土悬液；所述氨水的浓度为22～28％，所述硅藻土和所述氨水的质量体积比为0.07～0.09g/mL；
2)将十六烷基三甲基溴化铵加入上述硅藻土悬液中，得初步改性硅藻土悬液；所述十六烷基三甲基溴化铵的添加量与硅藻土的质量比为0.025～0.05：1；
3)将氯化镁溶液缓慢滴加到所述初步改性硅藻土悬液中，得混合液；所述硅藻土与氯化镁的质量之比为1：0.4～0.6；所述氯化镁溶液的质量浓度为0.03～0.05g/mL；
4)将上述混合液在160～200℃的水热条件中陈化处理2～6h，冷却后洗涤，过滤得到氢氧化镁负载的硅藻土前驱体；
5)将所述氢氧化镁负载的硅藻土前驱体经干燥后进行煅烧，得氧化镁化学修饰硅藻土。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，搅拌的具体操作为将溶有硅藻土的氨水在温度22～28℃的条件下，以70～80r/min磁力搅拌25～35min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中氯化镁的滴加的速度为50滴/min；
和/或所述步骤3)中滴加的过程中对硅藻土悬液以70～80r/min的速度进行磁力搅拌。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中陈化处理的具体操作为在180℃的水浴条件下处理2h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中煅烧的温度为400～600℃。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤5)中煅烧的温度为400～600℃。
7.根据权利要求1-3、5、6任一项所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将硅藻土溶于浓度为25％的氨水，通过磁力搅拌使氨水充分浸渍硅藻土，形成浓度为0.08～0.085g/mL的硅藻土悬液；
2)将十六烷基三甲基溴化铵加入上述硅藻土悬液中，所述十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土的质量比为0.04～0.05：1，得初步改性的硅藻土悬液；
3)将质量浓度为0.03～0.05g/mL的氯化镁溶液以50滴/min的速度，滴加到所述初步改性硅藻土悬液中，得混合液，滴加的过程中，对所述初步改性的硅藻土悬液进行磁力搅拌，滴加完毕后，所述硅藻土与所述氯化镁的质量之比为1：0.4～0.5；
4)将上述混合液在180℃的水热条件中陈化处理2h，冷却后洗涤，过滤得到氢氧化镁负载的硅藻土前驱体；
5)将所述氢氧化镁负载的硅藻土前驱体经干燥后在450～550℃的条件下进行煅烧，得氧化镁化学修饰硅藻土。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将硅藻土溶于浓度为25％的氨水，通过磁力搅拌使氨水充分浸渍硅藻土，形成浓度为0.08～0.085g/mL的硅藻土悬液；
2)将十六烷基三甲基溴化铵加入上述硅藻土悬液中，所述十六烷基三甲基溴化铵与硅藻土的质量比为0.04～0.05：1，得初步改性的硅藻土悬液；
3)将质量浓度为0.03～0.05g/mL的氯化镁溶液以50滴/min的速度，滴加到所述初步改性硅藻土悬液中，得混合液，滴加的过程中，对所述初步改性的硅藻土悬液进行磁力搅拌，滴加完毕后，所述硅藻土与所述氯化镁的质量之比为1：0.4～0.5；
4)将上述混合液在180℃的水热条件中陈化处理2h，冷却后洗涤，过滤得到氢氧化镁负载的硅藻土前驱体；
5)将所述氢氧化镁负载的硅藻土前驱体经干燥后在450～550℃的条件下进行煅烧，得氧化镁化学修饰硅藻土。
9.权利要求1～8任一项所述方法制备得到的氧化镁改性硅藻土。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710740666.4A CN107486141B (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种高吸附容量的氧化镁化学修饰硅藻土的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710740666.4A CN107486141B (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种高吸附容量的氧化镁化学修饰硅藻土的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107486141A CN107486141A (zh) | 2017-12-19 |
| CN107486141B true CN107486141B (zh) | 2020-08-18 |
Family
ID=60645798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710740666.4A Expired - Fee Related CN107486141B (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种高吸附容量的氧化镁化学修饰硅藻土的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107486141B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108889270B (zh) * | 2018-06-04 | 2021-05-14 | 安徽师范大学 | 一种载镁的酸改性膨胀蛭石复合吸附材料的制备方法及其应用 |
| CN111268758A (zh) * | 2020-03-04 | 2020-06-12 | 安徽晋煤中能化工股份有限公司 | 苯酚废水的处理方法 |
| CN111676020B (zh) * | 2020-07-03 | 2021-05-25 | 湖南大学 | 一种复合土壤修复剂及其制备方法和应用 |
| CN112358653B (zh) * | 2020-11-06 | 2022-04-26 | 中北大学 | 一种硅藻土基表面有机化氢氧化镁阻燃剂的制备方法 |
| CN113201352B (zh) * | 2021-05-14 | 2022-09-20 | 福建龙净环保股份有限公司 | 一种土壤重金属钝化剂及其应用 |
| CN113952922A (zh) * | 2021-10-09 | 2022-01-21 | 山东黄海科技创新研究院有限责任公司 | 一种氢氧化镁/硅藻土复合材料及其用于回收废水中氮磷的方法 |
| 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 |
| CN117531475B (zh) * | 2023-10-27 | 2024-05-31 | 中国热带农业科学院橡胶研究所 | 一种氧化镁掺杂纳米氢氧化镁负载生物炭及其制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102908978A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-02-06 | 江西理工大学 | 原位反应制备高效吸附剂 |
| CN102908979A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-02-06 | 江西理工大学 | 一种多孔氧化镁高效吸附剂的制备方法 |
| CN103962094A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-08-06 | 北京工业大学 | 一种有序结构纳米γ-Al2O3化学修饰硅藻土吸附剂的制备方法 |
| CN104528775A (zh) * | 2014-12-28 | 2015-04-22 | 北京工业大学 | 一种制备多孔状氢氧化镁和氧化镁六角片的方法 |
-
2017
- 2017-08-25 CN CN201710740666.4A patent/CN107486141B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102908978A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-02-06 | 江西理工大学 | 原位反应制备高效吸附剂 |
| CN102908979A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-02-06 | 江西理工大学 | 一种多孔氧化镁高效吸附剂的制备方法 |
| CN103962094A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-08-06 | 北京工业大学 | 一种有序结构纳米γ-Al2O3化学修饰硅藻土吸附剂的制备方法 |
| CN104528775A (zh) * | 2014-12-28 | 2015-04-22 | 北京工业大学 | 一种制备多孔状氢氧化镁和氧化镁六角片的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Microporous nano-MgO/diatomite ceramic membrane with high positive surface charge for tetracycline removal;Meng Xian;《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》;20161215;第320卷;第495-503页 * |
| Struvite crystallization combined adsorption of phosphate and ammonium from aqueous solutions by mesoporous MgO-loaded diatomite;Peng Xia;《COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS》;20161005;第506卷;第220-227页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107486141A (zh) | 2017-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107486141B (zh) | 一种高吸附容量的氧化镁化学修饰硅藻土的制备方法 | |
| Du et al. | MnO2 nanowires in situ grown on diatomite: Highly efficient absorbents for the removal of Cr (VI) and As (V) | |
| Du et al. | α-Fe 2 O 3 nanowires deposited diatomite: highly efficient absorbents for the removal of arsenic | |
| US10752509B2 (en) | Method of preparing metal oxide-silica composite aerogel and metal oxide-silica composite aerogel prepared by using the same | |
| Cai et al. | Template-free synthesis of hierarchical γ-Al 2 O 3 nanostructures and their adsorption affinity toward phenol and CO 2 | |
| Du et al. | Mg3Si4O10 (OH) 2 and MgFe2O4 in situ grown on diatomite: Highly efficient adsorbents for the removal of Cr (VI) | |
| CN113145061A (zh) | 双壳层核壳结构磁性复合金属氧化物吸附剂及制备方法 | |
| CN107754757B (zh) | 一种纳米Fe3O4修饰硅藻土的复合材料及其制备方法 | |
| CN109692648B (zh) | 高效吸附水中硫酸根离子的吸附剂及其制备方法 | |
| CN109833847A (zh) | 一种镍氧化物改性的多孔氮化硼吸附剂及其制备方法 | |
| KR101524161B1 (ko) | 코어-쉘 구조의 자성 다공성 나노복합체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 보론 제거용 흡착제로서의 용도 | |
| CN107540007B (zh) | 一种纳米片状介孔氧化铝的制备方法 | |
| CN115501853A (zh) | 一种多级孔结构镧基氢氧化物吸附材料及制备方法和应用 | |
| CN103331141B (zh) | 重金属离子吸附用多孔氧化铁的制备方法 | |
| CN113797886A (zh) | 一种蒙脱石复合材料及其吸附重金属的应用 | |
| CN117339551A (zh) | 一种对碲具有还原和吸附作用的复合材料合成方法 | |
| CN110615691B (zh) | 一种多孔状m型锶铁氧体块体及其制备方法 | |
| CN112121757A (zh) | 一种氧化镁改性海泡石吸附剂的制备方法及应用 | |
| CN110711553A (zh) | 一种水滑石拟薄水铝石复合薄膜及其制备方法和应用 | |
| CN110776042B (zh) | 用于水中铬(ⅵ)还原去除的双功能材料及其制备方法 | |
| GB2622157A (en) | Wastewater adsorbent, and preparation method therefor and use thereof | |
| CN116116374B (zh) | 一种La2O3/BNNFs复合吸附剂的制备方法及其应用 | |
| Li et al. | Preparation of tobermorite onto flux-calcinated diatomite surface and the adsorption properties and mechanism of methylene blue | |
| CN115814752B (zh) | 一种碳酸钙和纳米氧化镁复合材料及其制备与应用方法 | |
| CN116371386B (zh) | 一种磷尾矿基磁性介孔硅酸钙复合材料及其应用 |
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 | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200818 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |