CN107970880B - 一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性二氧化硅吸附剂制备方法，包括如下步骤：S1：配置位阻剂溶液，所述位阻剂溶液由表面活性剂溶液和丙三醇溶液配制而成；S2：向由步骤1配置的位阻剂溶液中交替滴加硅酸溶液、硅烷偶联剂，并在反应过程中通过滴加碱性溶液控制反应混合液PH保持4‑10范围内，搅拌混合反应，待反应溶液中沉淀完全；S3：将步骤2中沉淀过滤，并将过滤后的滤饼洗涤、烘干即得到复合性新型改性二氧化硅吸附剂。该方法制备工艺简单可靠，原料来源丰富，并且最终制备的改性二氧化硅颗粒均匀，表面活性高，对重金属离子，尤其是对工业废水中的Cr2+吸附性能得到极大提高，工业实用价值高。

Description

一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型环境材料制备领域，特别涉及一种同时具备高吸附性和疏水性复合型改性二氧化硅吸附剂的新型制备方法。
背景技术
我国工业化飞速发展，来自有色冶炼、电镀、电解等行业排放的含有重金属离子的废水已经严重地污染了引用水源，危害着人们的健康。重金属污染已经成为目前最为严重的水污染源之一，保护水源已经成为环保领域的一项重点研究课题。分离与去除水介质中重金属离子的方法有多种，如化学沉淀法、化学还原法、离子交换法、生物处理法及吸附法，诸方法相比，吸附法是一种简便、高效且吸附剂可再生与循环使用的有效方法。目前最常用的重金属离子吸附剂是有机高分子吸附材料，如聚苯乙烯基树脂、壳聚糖类、聚苯胺类等，而有机高分子吸附材料普遍存在的问题是强度不足，不利于工业治理和重复使用。而有机/无机复合材料则能充分改善有机高分子吸附材料的这些不足。改性二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，因其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能，以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性，在众多学科及领域内独具特性，有着不可取代的作用。
发明内容
本发明目的在于提供一种对重金属离子具有优异吸附性能同时，兼具优异疏水性的改性二氧化硅吸附剂的制备方法，该方法制备工艺简单可靠，原料来源丰富，并且最终制备的改性二氧化硅颗粒均匀，表面活性高，对重金属离子，尤其是对工业废水中的Cr2+吸附性能得到极大提高。
为实现上述目的，本发明提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
S1：配置位阻剂溶液，所述位阻剂溶液由表面活性剂溶液和丙三醇溶液配制而成；
S2：向步骤1中配制的位阻剂溶液中交替滴加硅酸溶液、硅烷偶联剂，并在反应过程中通过滴加碱性溶液控制反应混合液pH保持4-10范围内，搅拌混合反应，待反应溶液中沉淀完全；
S3：将步骤2中沉淀过滤，并将过滤后的滤饼洗涤、烘干即得到复合型改性二氧化硅吸附剂。
依据上述技术方案，本发明提供一种改性二氧化硅吸附剂制备方法：首先，本发明方法选用由丙三醇和表面活性剂混合组成的位阻剂溶液，并结合向所述位阻剂溶液中交替滴加硅酸溶液、硅烷偶联剂的特定操作方式，使所述硅酸在位阻剂溶液中不断水解转化为二氧化硅。所述二氧化硅在位阻剂溶液中，在表面活性剂及丙三醇的协同作用下，有效防止二氧化硅自身团聚，确保最终制备的改性二氧化硅吸附剂产品颗粒粒度分布均匀，粒径小，体积比表面大；另一方面，在搅拌条件下，二氧化硅表面羟基与硅烷偶联剂相聚合，从而向二氧化硅表面引入疏水性有机高分子长链，将二氧化硅原位改性为疏水性二氧化硅；所述疏水性有机高分子长链的引入，还能进一步防止二氧化硅自缩聚团聚，实现对改性二氧化硅吸附剂产品颗粒细度的有效控制；同时在二氧化硅表面形成更多的活性位点，如氨基等，使最终制备的改性二氧化硅兼具优异的吸附性和疏水性。
此外，经发明人多次实验发现，在交替滴加混合反应过程中，通过滴加碱性溶液，将反应混合液的pH控制在3-10范围内时，能够有效推动硅酸不断水解为二氧化硅，使反应物利用率高。并防止酸碱过高造成对改性后二氧化硅表面微观分子链及微观形貌的破坏，从而损害改性二氧化硅吸附剂产品的疏水性和吸附性。
进一步，所述步骤1中的表面活性剂溶液质量分数为0.1-0.15％，优选为0.12％。
进一步，所述步骤1中的丙三醇溶液质量分数为0.6-1.2％，优选为0.8％。
进一步，所述步骤1中位阻剂溶液具体由所述表面活性剂溶液和丙三醇溶液，按照体积比1.2-1.8:1混合配制。
基于上述优选方法，通过对组成位阻剂溶液的表面活性剂溶液质量分数、丙三醇溶液质量分数，以及两者之间的具体混合配比关系进一步具体限定，从而对所述位阻剂中的表面活性剂成分与丙三醇成分含量比例进行明确限定。其中，对表面活性剂用量限定，旨在控制产品团聚,表面活性剂用量过高，反应较对较慢,分离成本高,对粒径影响不大,用量过低不容易阻止团聚。
对丙三醇用量限定，旨在控制反应速率，较好控制二氧化硅与硅烷偶联剂之间的结合；也防止用量过少时，无法有效控制反应速率，引起二氧化硅团聚，不利于与硅烷偶联剂的结合。
经发明人多次实验研究发现，只有将所述位阻剂中的表面活性剂与丙三醇具体用量配比关系，限定在本发明所述范围内时，才能有效控制二氧化硅改性反应速率，防止二氧化硅团聚，使最终制得的改性二氧化硅吸附剂产品颗粒分布均匀，细度高，体积比表面大，吸附性能和疏水性能好。
进一步，所述步骤1中的用于配制表面活性剂溶液的表面活性剂选用：吐温20、吐温80或十二烷基苯磺酸钠表面活性剂中的一种或几种。
进一步，所述步骤2中的碱性溶液为氨水。
优选弱碱性氨水溶液对反应混合液进行调控，不仅利于控制氨水溶液用量，从而实现对反应混合液pH的精确控制。并且，所述氨水中和酸后生成的铵盐产物相比去其他碱性溶液而言，更方便回收利用。
进一步，所述步骤2中的硅烷偶联剂选用：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、双[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物中的一种或几种。
进一步，所述步骤2中位阻剂溶液、硅酸溶液与硅烷偶联剂溶液的用量比例关系为：6-18：0.5-2：1。其中，本发明所述硅酸可直接选用一般市售硅酸，也可以从工业废水中回收得到。
通过对所述位阻剂溶液、硅酸溶液与硅烷偶联剂溶液的用量比例关系对的具体限定，进一步控制二氧化硅表面化学键与硅烷偶联剂中化学长链之间的结合数量，共聚程度，使最终制得的改性二氧化硅不仅颗粒分布均匀，并且表面活性高，吸附性能和疏水性能优异。
进一步，在所述步骤2交替滴加溶液时，控制反应温度为40-50℃并搅拌反应拌3-5h，滴加完毕后升温至65-80℃继续反应1-2h后，再在65℃条件下保温静置陈化2-3h，待反应沉淀完全。
基于上述优选方案，本发明通过选用对反应温度进行递进式控制，一方面通过加热促进反应速率同时，有效控制整个反应进度，防止温度过高对反应物破坏，或温度过低导致实际生产效率低；另一方面，还结合本发明工艺中对各反应溶液具体用量配比关系控制，有效控制二氧化硅表面化学键与硅烷偶联剂中化学长链之间的结合数量，共聚程度，使最终制得的改性二氧化硅不仅颗粒分布均匀，并且表面活性高，吸附性能和疏水性能优异。
进一步，所述步骤3中过滤所得滤饼用去离子水冲洗干净，将滤饼置于90-120℃的烘干箱内烘干即得所述复合型改性二氧化硅吸附剂产品。
同理，对烘干温度90-120℃控制，主要是在确保烘干速率的同时，对制得的改性二氧化硅吸附剂表面微观形貌结构的有效保护。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、依据本发明所述制备方法，通过选用由表面活性剂溶液和丙三醇溶液，按照特定配比关系组合而成的位阻剂与硅烷偶联剂配合，并结合本发明所述的特定操作步骤顺序：向位阻剂溶液中交替滴加硅酸、硅烷偶联剂方式，使硅酸水解产生的二氧化硅能够迅速与位阻剂聚合，防止二氧化硅自身团聚，并在二氧化硅表面引入高分子疏水化学链，有效控制最终制得的改性二氧化硅颗粒粒度，使产品颗粒粒度分布均匀，细度高，体积比表面大，并兼具优异的吸附性和疏水性。
2、进一步，在本发明所述制备方法中，通过对本发明制备工艺中各反应溶液质量分数和用量关系的限定，从而对二氧化硅表面化学键与位阻剂、硅烷偶联剂中化学长链之间的结合数量，共聚程度进行有效控制，使最终制得的改性二氧化硅表面微观结构分布规则，表面活性高，进一步其制得改性二氧化硅吸附剂性能提高。
3、本发明所述制备方法，工艺简单易控，原料来源丰富，并且制备的改性二氧化硅颗粒均匀，表面活性高，对重金属离子，尤其是对工业废水中的Cr2+吸附性能最高可达96.5％以上，工业实用价值高。
附图说明：
图1为本发明测试例中依据铬离子标准样品的测定数据绘制的Cr3+标准曲线图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
分别用去离子水配制a、质量分数为0.1％的吐温20水溶液100ml；b、质量分数为1.0％的丙三醇水溶液100ml；c、质量分数为10％的氨水溶液150ml；d、质量分数为5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)溶液10ml；以及用市售硅酸配制成的质量分数为40％的硅酸溶液50ml。
先上述配制的0.1％的吐温20水溶液和1.0％丙三醇水溶液，全部加入1000ml四口烧瓶中，混合均匀即为位阻剂溶液。
再向所述四口烧瓶中，交替滴加配制的上述10％的氨水溶液、5％γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)溶液，及硅酸溶液，并搅拌混合条件下，控制在4h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内，并通过调节氨水溶液的滴加速率，将所述四口烧瓶内反应混合液的PH控制在4-5范围内；同时，控制滴加过程中，所述四口烧瓶内反应温度为50℃；滴加完毕后，升温至65℃继续反应1-2h，再在65℃条件下保温静置陈化2-3h，待所述四口烧瓶内反应沉淀完全后，过滤，将过滤所得滤饼用去离子水反复洗涤至无后，放置在数显鼓风干燥箱内于90℃条件下干燥后，取出，即得改性二氧化硅吸附剂产品。
实施例2
本实施例提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
分别用去离子水配制a、质量分数为0.08％的吐温80水溶液100ml；b、质量分数为1.2％的丙三醇水溶液150ml；c、质量分数为8％的氨水溶液150ml；d、质量分数为4％的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)10ml；以及用市售硅酸配制成的质量分数为40％的硅酸溶液50ml。
将上述配制的0.08％的吐温80水溶液100ml和1.2％的丙三醇水溶液150ml，全部加入1000ml四口烧瓶中，混合均匀即为位阻剂溶液。
再向所述四口烧瓶中，交替滴加配制的上述8％的氨水溶液、4％的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)，及硅酸溶液，并搅拌混合条件下，控制在5h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内，并通过调节氨水溶液的滴加速率，将所述四口烧瓶内反应混合液的PH控制在5-6范围内；同时，控制滴加过程中，所述四口烧瓶内反应温度为55℃；滴加完毕后，升温至70℃继续反应2h，再降温至65℃条件下保温静置陈化3h，待所述四口烧瓶内反应沉淀完全后，过滤，将过滤所得滤饼用去离子水反复洗涤后，放置在数显鼓风干燥箱内于100℃条件下干燥后，取出，即得改性二氧化硅吸附剂产品。
实施例3
本实施例提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
分别用去离子水配制a、质量分数为0.09％的十二烷基苯磺酸钠表面活性剂(SDBS)水溶液100ml；b、质量分数为1.1％的丙三醇水溶液200ml；c、质量分数为9％的氨水溶液150ml；d、质量分数为6％的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)20ml；以及用市售硅酸配制成的质量分数为40％的硅酸溶液50ml。
将上述配制的0.09％的十二烷基苯磺酸钠表面活性剂(SDBS)水溶液100m和1.1％的丙三醇水溶液200ml，全部加入1000ml四口烧瓶中，混合均匀即为位阻剂溶液。
再向所述四口烧瓶中，交替滴加配制的上述9％的氨水溶液、6％的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)，及硅酸溶液，并搅拌混合条件下，控制在6h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内，并通过调节氨水溶液的滴加速率，将所述四口烧瓶内反应混合液的PH控制在6-7范围内；同时，控制滴加过程中，所述四口烧瓶内反应温度为60℃；滴加完毕后，升温至75℃继续反应1h，再在65℃条件下保温静置陈化3h，待所述四口烧瓶内反应沉淀完全后，过滤，将过滤所得滤饼用去离子水反复洗涤干净后，放置在数显鼓风干燥箱内于110℃条件下干燥后，取出，即得改性二氧化硅吸附剂产品。
实施例4
本实施例提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
分别用去离子水配制a、质量分数为0.08％的吐温80水溶液200ml；b、质量分数为0.9％的丙三醇水溶液100ml；c、质量分数为11％的氨水溶液200ml；d、质量分数为5％的双[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(KH858)20ml；以及用市售硅酸配制成的质量分数为40％的硅酸溶液40ml。
将上述配制的0.08％的吐温80水溶液200ml和0.9％的丙三醇水溶液100ml，全部加入1000ml四口烧瓶中，混合均匀即为位阻剂溶液。
再向所述四口烧瓶中，交替滴加配制的上述10％的氨水溶液、5％的双[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(KH858)，及硅酸溶液，并搅拌混合条件下，控制在4-6h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内，并通过调节氨水溶液的滴加速率，将所述四口烧瓶内反应混合液的PH控制在8-9范围内；同时，控制滴加过程中，所述四口烧瓶内反应温度为50-60℃；滴加完毕后，升温至80℃继续反应1-2h，再在65℃条件下保温静置陈化2-3h，待所述四口烧瓶内反应沉淀完全后，过滤，将过滤所得滤饼用去离子水反复洗涤干净后，放置在数显鼓风干燥箱内于120℃条件下干燥后，取出，即得改性二氧化硅吸附剂产品。
实施例5
本实施例提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
分别用去离子水配制a、质量分数为0.08％的吐温80水溶液200ml；b、质量分数为0.8％的丙三醇水溶液150ml；c、质量分数为12％的氨水溶液200ml；d、质量分数为5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)20ml；以及用市售硅酸配制成的质量分数为40％的硅酸溶液40ml。
将上述配制的0.08％的吐温80水溶液200ml和0.8％的丙三醇水溶液150ml，全部加入1000ml四口烧瓶中，混合均匀即为位阻剂溶液。
再向所述四口烧瓶中，交替滴加配制的上述12％的氨水溶液、5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，及硅酸溶液，并搅拌混合条件下，控制在4-6h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内，并通过调节氨水溶液的滴加速率，将所述四口烧瓶内反应混合液的PH控制在9-10范围内；同时，控制滴加过程中，所述四口烧瓶内反应温度为50-60℃；滴加完毕后，升温至65-80℃继续反应1-2h，再在65℃条件下保温静置陈化2-3h，待所述四口烧瓶内反应沉淀完全后，过滤，将过滤所得滤饼用去离子水反复洗涤后，放置在数显鼓风干燥箱内于90-120℃条件下干燥后，取出，即得改性二氧化硅吸附剂产品。
实施例6
本实施例提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
分别用去离子水配制a、质量分数为0.08％的吐温80水溶液200ml；b、质量分数为0.8％的丙三醇水溶液200ml；c、质量分数为12％的氨水溶液200ml；d、质量分数为5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)30ml；以及用市售硅酸配制成的质量分数为40％的硅酸溶液40ml。
将上述配制的0.08％的吐温80水溶液200ml和0.8％的丙三醇水溶液200ml，全部加入1000ml四口烧瓶中，混合均匀即为位阻剂溶液。
再向所述四口烧瓶中，交替滴加配制的上述12％的氨水溶液、5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，及硅酸溶液，并搅拌混合条件下，控制在4-6h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内，并通过调节氨水溶液的滴加速率，将所述四口烧瓶内反应混合液的PH控制在9-10范围内；同时，控制滴加过程中，所述四口烧瓶内反应温度为50-60℃；滴加完毕后，升温至65-80℃继续反应1-2h，再在65℃条件下保温静置陈化2-3h，待所述四口烧瓶内反应沉淀完全后，过滤，将过滤所得滤饼用去离子水反复洗涤后，放置在数显鼓风干燥箱内于90-120℃条件下干燥后，取出，即得改性二氧化硅吸附剂产品。
实施例7
本实施例提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
分别用去离子水配制a、质量分数为0.08％的吐温80水溶液220ml；b、质量分数为0.8％的丙三醇水溶液100ml；c、质量分数为12％的氨水溶液110ml；d、质量分数为5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)40ml；以及用市售硅酸配制成的质量分数为40％的硅酸溶液25ml。
将上述配制的0.08％的吐温80水溶液220ml和0.8％的丙三醇水溶液100ml，全部加入1000ml四口烧瓶中，混合均匀即为位阻剂溶液。
再向所述四口烧瓶中，交替滴加配制的上述12％的氨水溶液、5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，及硅酸溶液，并搅拌混合条件下，控制在4-6h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内，并通过调节氨水溶液的滴加速率，将所述四口烧瓶内反应混合液的PH控制在9-10范围内；同时，控制滴加过程中，所述四口烧瓶内反应温度为50-60℃；滴加完毕后，升温至65-80℃继续反应1-2h，再在65℃条件下保温静置陈化2-3h，待所述四口烧瓶内反应沉淀完全后，过滤，将过滤所得滤饼用去离子水反复洗涤后，放置在数显鼓风干燥箱内于90-120℃条件下干燥后，取出，即得改性二氧化硅吸附剂产品。
实施例8
本实施例提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
分别用去离子水配制a、质量分数为0.08％的吐温80水溶液230ml；b、质量分数为0.8％的丙三醇水溶液150ml；c、质量分数为12％的氨水溶液110ml；d、质量分数为5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)40ml；以及用市售硅酸配制成的质量分数为40％的硅酸溶20ml。
将上述配制的0.08％的吐温80水溶液230ml和0.8％的丙三醇水溶液150ml，全部加入1000ml四口烧瓶中，混合均匀即为位阻剂溶液。
再向所述四口烧瓶中，交替滴加配制的上述12％的氨水溶液、5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，及硅酸溶液，并搅拌混合条件下，控制在4-6h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内，并通过调节氨水溶液的滴加速率，将所述四口烧瓶内反应混合液的PH控制在9-10范围内；同时，控制滴加过程中，所述四口烧瓶内反应温度为50-60℃；滴加完毕后，升温至65-80℃继续反应1-2h，再在65℃条件下保温静置陈化2-3h，待所述四口烧瓶内反应沉淀完全后，过滤，将过滤所得滤饼用去离子水反复洗涤后，放置在数显鼓风干燥箱内于90-120℃条件下干燥后，取出，即得改性二氧化硅吸附剂产品。
实施例9
本实施例提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
分别用去离子水配制a、质量分数为0.08％的吐温80水溶液240ml；b、质量分数为0.8％的丙三醇水溶液200ml；c、质量分数为12％的氨水溶液110ml；d、质量分数为5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)50ml；以及用市售硅酸配制成的质量分数为40％的硅酸溶液30ml。
将上述配制的0.08％的吐温80水溶液240ml和0.8％的丙三醇水溶液200ml，全部加入1000ml四口烧瓶中，混合均匀即为位阻剂溶液。
再向所述四口烧瓶中，交替滴加配制的上述12％的氨水溶液、5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，及硅酸溶液，并搅拌混合条件下，控制在4-6h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内，并通过调节氨水溶液的滴加速率，将所述四口烧瓶内反应混合液的PH控制在9-10范围内；同时，控制滴加过程中，所述四口烧瓶内反应温度为50-60℃；滴加完毕后，升温至65-80℃继续反应1-2h，再在65℃条件下保温静置陈化2-3h，待所述四口烧瓶内反应沉淀完全后，过滤，将过滤所得滤饼用去离子水反复洗涤后，放置在数显鼓风干燥箱内于90-120℃条件下干燥后，取出，即得改性二氧化硅吸附剂产品。
实施例10
本实施例提供一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
分别用去离子水配制a、质量分数为0.08％的吐温80水溶液250ml；b、质量分数为0.8％的丙三醇水溶液200ml；c、质量分数为12％的氨水溶液110ml；d、质量分数为5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)50ml；以及用市售硅酸或用盐酸与硅酸钠反应制得配制成的质量分数为40％的硅酸溶液40ml。
将上述配制的0.08％的吐温80水溶液250ml和0.8％的丙三醇水溶液200ml，全部加入1000ml四口烧瓶中，混合均匀即为位阻剂溶液。
再向所述四口烧瓶中，交替滴加配制的上述12％的氨水溶液、5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，及硅酸溶液，并搅拌混合条件下，控制在4-6h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内，并通过调节氨水溶液的滴加速率，将所述四口烧瓶内反应混合液的PH控制在9-10范围内；同时，控制滴加过程中，所述四口烧瓶内反应温度为50-60℃；滴加完毕后，升温至65-80℃继续反应1-2h，再在65℃条件下保温静置陈化2-3h，待所述四口烧瓶内反应沉淀完全后，过滤，将过滤所得滤饼用去离子水反复洗涤后，放置在数显鼓风干燥箱内于90-120℃条件下干燥后，取出，即得改性二氧化硅吸附剂产品。
对比例1
该对比例相对于实施例1设置，与实施例1相比，其区别在于，不添加硅烷偶联剂，其余制备工艺步骤和参数均相同。
对比例2
该对比例相对于实施例1设置，与实施例1相比，其区别在于，不添加丙三醇，其余制备工艺步骤和参数均相同。
对比例3
该对比例相对于实施例1设置，与实施例1相比，其区别在于，改变氨水用量为20ml，从而调节所述四口烧瓶中反应混合液的PH为1，其余制备工艺步骤和参数均相同。
对比例4
该对比例相对于实施例1设置，与实施例1相比，其区别在于，将氨水溶液变换为质量分数为20％的氢氧化钠强碱溶液，从而调节所述四口烧瓶中反应混合液的PH为12，其余制备工艺步骤和参数均相同。
对比例5
该对比例相对于实施例1设置，与实施例1相比，其区别在于，省略先向四口烧瓶中改变反应溶液的滴加操作方式，将实施例1中先加位阻剂溶液，再向位阻剂溶液中滴加其他反应溶液的操作方式，改为：直接将配置好的吐温20水溶液100ml、丙三醇水溶液100ml、氨水溶液150ml、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)溶液10ml，以及用市售硅酸配制成的质量分数为40％硅酸溶液50ml，统一交替滴加到1000ml的四口烧瓶内，在搅拌条件下，控制在6h内将上述溶液全部滴加到四口烧瓶内。其余制备工艺步骤和参数均相同。
测试例1
将上述实施1-11和对比例1-5制备的改性二氧化硅吸附剂产品进行铬离子吸附性能测试。
Cr3+标准液的配制
先配制浓度为50mg/L的Cr3+标准液：准确称取CrCl3·6H2O固体0.0841g置于50mL的小烧杯中，加入适量蒸馏水搅拌至溶解，然后定容到1000mL容量瓶，充分混合后，放置待用。测定条件：波长357.9nm，光谱带宽0.4nm，灯电流4.0mA，燃烧器高度5mm，空气流量0.22mL/min，乙炔流量(0.05Mpa，2500mL/min)，空白样：蒸馏水。将标准液稀释成50mg/L、40mg/L、20mg/L、10mg/L、1mg/L、0.1mg/L的溶液，用于绘制标准曲线。见表1：
表1铬离子的标准样的测定
根据上述铬离子的标准样品的测定数据数据可绘制铬离子的标准曲线，如图1所示。
由图1可以看出铬离子的标准曲线在误差允许范围内，随着铬离子的标准溶液增长，溶液吸光度呈线性增长且线性较好(R2＝0.9997)能够用作标准曲线。
再将上述实施1-11和对比例1-5制备的改性二氧化硅吸附剂产品进行铬离子吸附性能测试，得到各产品对Cr3+吸附率，以及各实施例、对比例中氯硅烷残液转化率统计如表2所示。
其中，吸附率通常用来表现吸附剂的吸附性能和效果，吸附率越高，表明该吸附材料的吸附效果越好。凭据原子吸收分光光度计测出的铬离子溶液吸附前后滤液吸光度值，和可见分光光度计测出的染料溶液脱色前后滤液吸光度值可求出吸附率，公式如下：
A0-铬离子溶液或染料溶液吸附前吸光度；
A-铬离子溶液或染料溶液吸附后吸光度。
测试例2
将上述实施1-11和对比例1-5制备的改性二氧化硅吸附剂产品进行疏水性能测试。
具体操作为：将改性SiO2样品分别压制成片，用水滴法在接触角仪测得的接触角，其中检测接触角越大,则疏水性越强,具体测试数据如表2所示。
测试例3
将上述实施1-11和对比例1-5制备的改性二氧化硅吸附剂产品用粒度仪进行颗粒粒度测试,见表2。
表2测试数据统计
从上述统计结果数据可知，依据本发明实施例1-10制备工艺，制备的改性二氧化硅吸附剂对铬离子的吸附性能优异，最高可达96.47％，并且疏水性能优异，能够广泛适用于重金属工业废水回收处理领域，具有广泛实际应用价值。整个工艺操作简单，节能环保，并能真正实现对氯硅烷残液的低成本高价值回收利用。对比例1-5测试结果，则进一步反面验证，只有当所述反应溶液物质、用量、反应温度、PH、反应操作顺序等参数控制满足本发明要求时，才能实现对最终改性二氧化硅吸附剂性能的显著改善。

Claims (8)

1.一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：配置位阻剂溶液，所述位阻剂溶液由表面活性剂溶液和丙三醇溶液按照体积比1.2-1.8:1混合配制而成；表面活性剂溶液质量分数为0.1-0.15%，丙三醇溶液质量分数为0.6-1.2%；
S2：向由步骤1配置的位阻剂溶液中交替滴加硅酸溶液、硅烷偶联剂，并在反应过程中通过滴加氨水控制反应混合液pH保持4-10范围内，搅拌混合反应，待反应溶液中沉淀完全；
S3：将步骤2中沉淀过滤，并将过滤后的滤饼洗涤、烘干即得到改性二氧化硅吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的表面活性剂溶液质量分数为0.12%。
3.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的丙三醇溶液质量分数为0.8%。
4.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的用于配制表面活性剂溶液的表面活性剂选用：吐温20、吐温80或十二烷基苯磺酸钠表面活性剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的硅烷偶联剂选用：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、双[γ-（三乙氧基硅）丙基]-四硫化物中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中所述位阻剂溶液、硅酸溶液与硅烷偶联剂溶液的用量比例关系为：6-18：0.5-2：1。
7.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，其特征在于，在所述步骤2交替滴加溶液时，控制反应温度为50-60℃，并搅拌反应4-6h，滴加完毕后升温至65-80℃继续反应1-2h后，再在65℃条件下保温静置陈化2-3h，待反应沉淀完全。
8.根据权利要求1所述的一种改性二氧化硅吸附剂的制备方法，其特征在于，将所述步骤3中过滤所得滤饼，用去离子水冲洗干净，将滤饼置于90-120℃的烘干箱内烘干即得所述改性二氧化硅吸附剂产品。
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