CN110711557A - 一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法及其应用 - Google Patents
一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110711557A CN110711557A CN201911150310.0A CN201911150310A CN110711557A CN 110711557 A CN110711557 A CN 110711557A CN 201911150310 A CN201911150310 A CN 201911150310A CN 110711557 A CN110711557 A CN 110711557A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon
- porous silicon
- adsorbent
- modified nano
- nano porous
- 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
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 119
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 143
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 105
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 claims description 89
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 41
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 41
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 34
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims description 31
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 29
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 27
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 25
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 21
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 21
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 17
- FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N tetraethylenepentamine Chemical compound NCCNCCNCCNCCN FAGUFWYHJQFNRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 14
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- CNMQMFCHEDNCLZ-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxan-2-ylmethyl(trimethoxy)silane Chemical compound C1OCC(C[Si](OC)(OC)OC)OC1 CNMQMFCHEDNCLZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 9
- HAYXDMNJJFVXCI-UHFFFAOYSA-N arsenic(5+) Chemical compound [As+5] HAYXDMNJJFVXCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 7
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 3
- AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N Methanesulfonic acid Chemical compound CS(O)(=O)=O AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 43
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 10
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- -1 arsenic ions Chemical class 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 26
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 19
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910021422 solar-grade silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- XULSCZPZVQIMFM-IPZQJPLYSA-N odevixibat Chemical class C12=CC(SC)=C(OCC(=O)N[C@@H](C(=O)N[C@@H](CC)C(O)=O)C=3C=CC(O)=CC=3)C=C2S(=O)(=O)NC(CCCC)(CCCC)CN1C1=CC=CC=C1 XULSCZPZVQIMFM-IPZQJPLYSA-N 0.000 description 2
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- QLOKJRIVRGCVIM-UHFFFAOYSA-N 1-[(4-methylsulfanylphenyl)methyl]piperazine Chemical compound C1=CC(SC)=CC=C1CN1CCNCC1 QLOKJRIVRGCVIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 150000001495 arsenic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000349 field-emission scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 1
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- JLKDVMWYMMLWTI-UHFFFAOYSA-M potassium iodate Chemical compound [K+].[O-]I(=O)=O JLKDVMWYMMLWTI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001230 potassium iodate Substances 0.000 description 1
- 229940093930 potassium iodate Drugs 0.000 description 1
- 235000006666 potassium iodate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite 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
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
-
- 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
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- 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
-
- 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
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
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)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明以金刚石线切割硅废料为原料，采用金属辅助化学刻蚀法制备了一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂，其结构式为
纳米多孔硅具有较大的孔隙率和较多的活性位点，具有活跃的表面化学活性，高的比表面积和可控的形貌，易于改性；本发明通过对纳米多孔硅进行有机改性所得改性纳米多孔硅材料，可实现废水中As5+的快速高效富集和去除；本发明的改性纳米多孔硅材料对砷离子吸附容量高达10mg/g以上，吸附效率高达90％以上，在吸附时间为30min即可达到吸附平衡，可用于工业废水中砷离子的快速高效去除和分离。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米多孔硅吸附剂的改性领域，具体涉及一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法及其应用。
背景技术
重金属水体污染是一个十分严重的社会和环境问题。其中，砷和含砷金属的开采、冶炼，用砷或砷化合物作原料的玻璃、颜料、原药、纸张的生产以及煤的燃烧等过程，都可产生含砷废水、废气和废渣，对环境造成污染。大气含砷污染除岩石风化、火山爆发等自然原因外，主要来自工业生产及含砷农药的使用、煤的燃烧。含砷废水、农药及烟尘都会污染土壤。砷在土壤中累积并由此进入农作物组织中。砷和砷化物一般可通过水、大气和食物等途径进入人体，造成危害。元素砷的毒性极低，砷化物均有毒性。因此，如何科学有效解决As5+污染水体日益重要，同时也已经成为世界各国以及广大的环保科研工作者研究关注的热点之一。
目前，处理重金属离子的传统方法主要有离子交换，反渗透，电化学处理，化学沉淀，膜分离，它们不能有效去除As5+，而且成本高，选择性差，产生二次废物。吸附法，因其成本低，效率高，工艺简单，选择性高，可再生利用，已被认为是处理含As5+废水最有前景的一种方法。目前常见的吸附剂，如沸石，活性炭，生物吸附剂，粘土和工农业废料，由于比表面积低，孔隙率差，表面缺乏有机官能团，吸附效果受到较大限制。
近年来，随着各国光伏产业的蓬勃发展，太阳能级硅料的产量也随之迅猛增长。据统计，2018年度全球硅片产量高达109.2GW(折合为硅片约230亿片，硅量达58万吨)。我国作为全球第一大光伏产品制造国，每年高纯太阳能级硅的产量已超过40万吨。通常，太阳能级硅片是通过对太阳能级硅锭(纯度为99.9999％)进行多线切割而成。无论是在传统砂浆碳化硅切割还是现行的金刚线切割方式中，由于切割钢线直径(d～110微米)与硅片厚度相差不大，从而导致了硅锭切割过程中将有40％的高纯硅料以亚微米级的切割锯末的形式进入切割液中，仅以2018年度为例，要实现109.2GW的硅片切割，就将产生高达38万吨的切割废料。太阳能级高纯硅料的制备本身就是长流程、高耗能的过程，如此大量且细微的切割废料直接排放将带来严重的环境破坏和资源浪费，因此，寻求有效的技术路线或工艺实现对其的综合回收和高效利用，不但能极大地解决光伏产业硅废料的处理难题，还将带来巨大的经济和环境效益。若能将硅废料作为硅基材料改性后应用到处理有毒重金属离子的研究中，并能实现良好的循环使用性能和选择性，将有力地推动硅材料的规模化制备和商业化应用，并能有效地解决光伏产业切割硅废料的处理难题，将会带来极大的经济和环境效益。
发明内容
针对现有技术中硅废料的利用以及重金属离子吸附的技术问题，本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法及其应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂，该改性纳米多孔硅的结构式为：
一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂，制备方法至少包括以下步骤：将多孔硅与含3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷的原料反应，进行一次改性，得到改性纳米多孔硅A；将所述改性纳米多孔硅A与含四乙烯五胺的原料反应，进行二次改性，得到所述吸附剂。
进一步的，一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂，制备方法具体步骤如下：
(1)将通过金刚石线切割硅片所得到的硅废料进行化学纯化处理，以除去残留于硅粉上的大部分有机切割液以及其它金属颗粒杂质，得到纯化硅粉；
(2)室温下，将步骤(1)的纯化得到的硅粉通过两步金属纳米颗粒辅助化学刻蚀法进行刻蚀，并得到具有50～200nm孔道的硅细粉；
(3)将步骤(2)的具有纳米级孔道的硅细粉置于硝酸溶液中搅拌5～120min，固液分离得到硅粉并采用去离子水洗涤至洗液为中性，过滤、干燥得到多孔硅细粉；
(4)将步骤(3)的多孔硅置于H2SO4/H2O2混合液中活化30～120min得到活化纳米多孔硅粉；
(5)将步骤(4)的活化纳米多孔硅粉和3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷溶于无水甲苯中，在温度为50～70℃回流反应12～48h，固液分离，采用无水乙醇和去离子水反复洗涤固体，50-70℃真空干燥得到改性纳米多孔硅A；
(6)将步骤(5)的改性纳米多孔硅A和四乙烯五胺加入无水甲苯中，加热回流12～24h，固液分离，采用无水乙醇反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅吸附剂。
进一步的，步骤(1)纯化处理的具体步骤为:
1)将金刚石线切割废料进行破碎并研磨至粒径为10～50μm的含有各种杂质的废硅粉；
2)将步骤1)的废硅粉置于室温下NH3·H2O、H2O2与H2O的混合溶液中浸泡搅拌2～6h，再分别采用无水乙醇和去离子水反复洗涤2～3，干燥后得到初步纯化硅粉；其中NH3·H2O、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
3)将步骤2)初步纯化硅粉置于室温下HCl、H2O2、H2O混合溶液中浸泡搅拌2～6h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗反复洗涤2～3次，干燥后得到初步纯化硅粉；其中HCl、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
4)将步骤3)处理的硅粉加入到氢氟酸溶液中，在室温条件下搅拌1～120min得到二次纯化硅粉，其中所述氢氟酸溶液浓度为0.05～2mol/L。
进一步的，所述步骤(2)金属纳米颗粒辅助化学刻蚀的具体步骤为：
1)将纯化硅粉加入到HF-金属离子盐混合溶液中进行化学沉积反应10～180s得到表面沉积有金属纳米粒子的硅粉；其中金属纳米粒子为Au、Ag、Cu或Pt；
2)在搅拌条件下，将步骤1)的表面沉积有金属纳米粒子的硅粉置于HF-氧化剂混合液中化学刻蚀1～240min得到含有纳米级孔道的硅颗粒，在HF-氧化剂混合液中，HF的浓度为0.1～10mol/L、氧化剂的浓度为0.01～5mol/L，氧化剂为H2O2、硝酸、硝酸铁、高锰酸钾、铬酸钾、碘酸钾中的一种或多种。
进一步的，所述步骤(3)中硝酸溶液的质量浓度为20％～60％。
进一步的，所述步骤(4)中H2SO4/H2O2混合液中硫酸与双氧水的体积比为3～3.5:1，活化温度为室温～95℃；步骤(4)或为将步骤(3)的多孔硅加入到甲磺酸溶液中并在温度为室温～60℃条件下处理30～180min得到活化纳米多孔硅，或者将步骤(3)的多孔硅置于低压汞弧灯光下氧化处理30～180min得到活化纳米多孔硅。
进一步的，所述步骤(5)中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20～30:1，活化纳米多孔硅与3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷的液固比mL:g为1～3:1。
进一步的，所述步骤(6)中反应温度为40～60℃；无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20～30:1；无水甲苯与四乙烯五胺的体积比为5-10:1。
进一步的，本发明所述改性纳米多孔硅吸附剂作为砷离子选择性吸附剂的应用。
进一步的，本发明所述改性纳米多孔硅吸附剂为采用上述任意项所述方法制备得到。
进一步的，本发明所述改性纳米多孔硅吸附剂作为As5+但不仅限于As5+的选择性吸附剂。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明以金刚石线切割硅废料为原料，采用金属辅助化学刻蚀法制备的纳米多孔硅具有较大的孔隙率和较多的活性位点，具有活跃的表面化学活性，高的比表面积和可控的形貌，易于改性；
(2)本发明通过对纳米多孔硅进行有机改性所得改性纳米多孔硅材料，可实现废水中As5+的快速高效富集和去除；
(3)本发明的改性纳米多孔硅材料对砷离子吸附容量高达10mg/g以上，吸附效率高达90％以上，在吸附时间为30min即可达到吸附平衡，可用于工业废水中砷离子的快速高效去除和分离。
附图说明
图1为纳米多孔硅有机改性流程图；
图2为实施例1纳米多孔硅的FE-SEM图；
图3为实施例1改性后纳米多孔硅的FT-IR图
图4为实施例1As5+初始浓度对改性纳米多孔硅吸附剂的As5+去除效率和吸附容量的影响；
图5为实施例1吸附时间对改性纳米多孔硅吸附剂的As5+去除效率的影响。
具体实施方式
如图1-5所示：
实施例1：
本实施例改性纳米多孔硅的结构式为：
改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将金刚石线切割硅废料进行纯化处理得到纯化硅粉；其中纯化处理的具体步骤为
1)将金刚石线切割废料进行破碎研磨至粒径为10μm得到废硅粉；
2)将步骤1)的废硅粉置于室温下NH3·H2O、H2O2、H2O混合溶液中搅拌2h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗涤3次，干燥得到初步纯化硅粉；其中NH3·H2O、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
3)将步骤2)初步纯化硅粉置于室温下HCl、H2O2、H2O混合溶液中搅拌2h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗涤3次，干燥得到二次纯化硅粉；其中HCl、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
4)将步骤3)处理的硅粉加入到氢氟酸溶液中，在室温条件下搅拌处理30min以彻底去除切割硅废料表面的氧化层得到纯化硅粉，其中氢氟酸溶液浓度为0.1mol/L；
(2)室温下，将步骤(1)的纯化硅粉进行金属纳米颗粒辅助化学刻蚀得到含有纳米级孔道的硅颗粒；其中金属纳米颗粒辅助化学刻蚀的具体步骤为
1)将纯化硅粉加入到HF-金属离子盐混合溶液中进行化学沉积反应得到表面沉积有金属纳米粒子(纳米铜粒子)的硅粉；其中金属纳米粒子为铜；
2)在搅拌条件下，将步骤1)的表面沉积有金属纳米粒子的硅粉置于HF-氧化剂(H2O2)混合液中化学刻蚀60min得到含有纳米级孔道的硅颗粒，其中HF-氧化剂(H2O2)混合液中HF的浓度为4.5mol/L、氧化剂(H2O2)的浓度为0.5mol/L；
(3)将步骤(2)的含有纳米级孔道的硅颗粒置于硝酸溶液中浸泡30min，取出硅颗粒并采用去离子水洗涤至洗液为中性，过滤、干燥得到多孔硅；其中硝酸溶液的质量浓度为60％；
(4)将步骤(3)的多孔硅置于H2SO4/H2O2混合液中在活化温度为90℃条件下活化3h增加多孔硅表面的硅羟基键得到活化纳米多孔硅；其中H2SO4/H2O2混合液中硫酸与双氧水的体积比为3:1；本实施例纳米多孔硅比表面积为82.6m2/g；
(5)将步骤(4)的活化纳米多孔硅和3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷溶于无水甲苯中，在温度为65℃回流反应48h，固液分离，采用无水乙醇和去离子水反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅A，记为GTS-NPSi；其中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20:1，活化纳米多孔硅与3-氨丙基三乙氧基硅烷的液固比mL:g为2:1；
(6)将步骤(5)的改性纳米多孔硅A和四乙烯五胺加入无水甲苯中，在60℃下反应24h，固液分离，采用无水乙醇反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅吸附剂，记为TEPA-GTS-NPSi；其中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20:1；无水甲苯与四乙烯五胺的体积比为5:1。
本实施例步骤(5)～(6)为纳米多孔硅的有机改性方法，其改性流程图见图1；
本实施例纳米多孔硅的FE-SEM图如图2所示，从图2中可知，经刻蚀后的金刚石线切割硅废料表面较为粗糙，表面有一定孔洞结构。
本实施例改性后纳米多孔硅的FT-IR图如图3所示，从图3中可知，461、805、1108cm-1处的峰值分别为Si-O-Si弯曲振动、对称拉伸振动和拉伸振动。950cm-1处的峰值归因于Si-OH基团的振动。在吸水和硅烷醇基团的作用下，3440和1630cm-1处的峰值分别为O-H拉伸振动和变形振动。在GTS-NPSi的谱图中，2934和2834cm-1处的峰均为C-H拉伸振动，说明有机硅烷成功嫁接到硅纳米颗粒表面。在TEPA-GTS-NPSi的谱图中，1384cm-1处的波段归因于-NH2和-NH弯曲振动。以上分析表明，改性纳米多孔硅的制备是成功的。
吸附实验：将本实施例的改性纳米多孔硅吸附剂TEPA-GTS-NPSi加入到含As5+的废水溶液中进行吸附，本实施例As5+初始浓度对改性纳米多孔硅吸附剂的As5+去除效率和吸附容量的影响如图4所示，从图4中可知，TEPA-GTS-NPSi吸附As5+的平衡吸附容量随着As5+的浓度的增大而增大，但是其增大的趋势逐渐减小，当初始离子浓度为100mg/L时，达到饱和吸附量(13.2mg/g)。本实施例吸附时间对改性纳米多孔硅吸附剂的As5+去除效率的影响如图5所示，从图5中可知，在前10min内吸附剂TEPA-GTS-NPSi对As5+的吸附速率非常快，随着吸附的进行，吸附剂对As5+的吸附速率逐渐变慢，在30min后逐渐达到吸附动态平衡；综上分析可得，改性纳米多孔硅吸附剂TEPA-GTS-NPSi能实现对水中As5+的高效、快速吸附。
实施例2：
实施例2：本实施例改性纳米多孔硅的结构式为：
改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将金刚石线切割硅废料进行纯化处理得到纯化硅粉；其中纯化处理的具体步骤为
1)将金刚石线切割废料进行破碎研磨至粒径为50μm得到废硅粉；
2)将步骤1)的废硅粉置于室温下NH3·H2O、H2O2、H2O混合溶液中浸泡搅拌3h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗涤3次，干燥得到初步纯化硅粉；其中NH3·H2O、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
3)将步骤2)初步纯化硅粉置于室温下HCl、H2O2、H2O混合溶液中浸泡搅拌3h，再分别采用无水乙醇和去离子水水洗涤3次，干燥得到二次纯化硅粉；其中HCl、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
4)将步骤3)处理的硅粉加入到氢氟酸溶液中，在室温条件下搅拌处理120min以彻底去除切割硅废料表面的氧化层得到纯化硅粉，其中氢氟酸溶液浓度为1mol/L；
(2)室温下，将步骤(1)的纯化硅粉进行金属纳米颗粒辅助化学刻蚀得到含有纳米级孔道的硅颗粒；其中金属纳米颗粒辅助化学刻蚀的具体步骤为
1)将纯化硅粉加入到HF-金属离子盐混合溶液中进行化学沉积反应得到表面沉积有金属纳米粒子(纳米铜粒子)的硅粉；其中金属纳米粒子为铜；
2)在搅拌条件下，将步骤1)的表面沉积有金属纳米粒子的硅粉置于HF-氧化剂(H2O2)混合液中化学刻蚀60min得到含有纳米级孔道的硅颗粒，其中HF-氧化剂(H2O2)混合液中HF的浓度为4.5mol/L、氧化剂(H2O2)的浓度为0.5mol/L；
(3)将步骤(2)的含有纳米级孔道的硅颗粒置于硝酸溶液中浸泡30min，取出硅颗粒并采用去离子水洗涤至洗液为中性，过滤、干燥得到多孔硅；其中硝酸溶液的质量浓度为60％；
(4)将步骤(3)的多孔硅置于H2SO4/H2O2混合液中在活化温度为90℃条件下活化3h增加多孔硅表面的硅羟基键得到活化纳米多孔硅；其中H2SO4/H2O2混合液中硫酸与双氧水的体积比为3:1；本实施例纳米多孔硅比表面积为78.2m2/g；
(5)将步骤(4)的活化纳米多孔硅和3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷溶于无水甲苯中，在温度为65℃回流反应48h，固液分离，采用无水乙醇和去离子水反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅A，记为GTS-NPSi；其中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20:1，活化纳米多孔硅与3-氨丙基三乙氧基硅烷的液固比mL:g为2:1；
(6)将步骤(5)的改性纳米多孔硅A和四乙烯五胺加入无水甲苯中，在60℃下反应24h，固液分离，采用无水乙醇反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅吸附剂，记为TEPA-GTS-NPSi；其中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20:1；无水甲苯与四乙烯五胺的体积比为5:1。
吸附实验：将本实施例的改性纳米多孔硅吸附剂TEPA-GTS-NPSi加入到含As5+的废水溶液中进行吸附，TEPA-GTS-NPSi用于对含As5+的吸附效率为90％以上，吸附容量达12.6mg/g，30min达到吸附平衡，能实现对水中As5+的快速高效吸附。
实施例3：
本实施例改性纳米多孔硅的结构式为：
改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将金刚石线切割硅废料进行纯化处理得到纯化硅粉；其中纯化处理的具体步骤为
1)将金刚石线切割废料进行破碎研磨至粒径为50μm得到废硅粉；
2)将步骤1)的废硅粉置于室温下NH3·H2O、H2O2、H2O混合溶液中搅拌3h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗涤3次，干燥得到初步纯化硅粉；其中NH3·H2O、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
3)将步骤2)初步纯化硅粉置于室温下HCl、H2O2、H2O混合溶液中搅拌3h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗涤2～3次，干燥得到初步纯化硅粉；其中HCl、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
4)将步骤3)处理的硅粉加入到氢氟酸溶液中，在室温条件下搅拌处理120min以彻底去除切割硅废料表面的氧化层得到纯化硅粉，其中氢氟酸溶液浓度为1mol/L；
(2)室温下，将步骤(1)的纯化硅粉进行金属纳米颗粒辅助化学刻蚀得到含有纳米级孔道的硅颗粒；其中金属纳米颗粒辅助化学刻蚀的具体步骤为
1)将纯化硅粉加入到HF-金属离子盐混合溶液中进行化学沉积反应得到表面沉积有金属纳米粒子(纳米银粒子)的硅粉；其中金属纳米粒子为银；
2)在搅拌条件下，将步骤1)的表面沉积有金属纳米粒子的硅粉置于HF-氧化剂(H2O2)混合液中化学刻蚀60min得到含有纳米级孔道的硅颗粒，其中HF-氧化剂(H2O2)混合液中HF的浓度为4.5mol/L、氧化剂(H2O2)的浓度为0.5mol/L；
(3)将步骤(2)的含有纳米级孔道的硅颗粒置于硝酸溶液中浸泡30min，取出硅颗粒并采用去离子水洗涤至洗液为中性，过滤、干燥得到多孔硅；其中硝酸溶液的质量浓度为60％；
(4)将步骤(3)的多孔硅置于H2SO4/H2O2混合液中在活化温度为90℃条件下活化3h增加多孔硅表面的硅羟基键得到活化纳米多孔硅；其中H2SO4/H2O2混合液中硫酸与双氧水的体积比为3:1；本实施例纳米多孔硅比表面积为81.3m2/g；
(5)将步骤(4)的活化纳米多孔硅和3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷溶于无水甲苯中，在温度为65℃回流反应48h，固液分离，采用无水乙醇和去离子水反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅A，记为GTS-NPSi；其中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20:1，活化纳米多孔硅与3-氨丙基三乙氧基硅烷的液固比mL:g为2:1；
(6)将步骤(5)的改性纳米多孔硅A和四乙烯五胺加入无水甲苯中，在60℃下反应24h，固液分离，采用无水乙醇反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅吸附剂，记为TEPA-GTS-NPSi；其中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20:1；无水甲苯与四乙烯五胺的体积比为5:1。
吸附实验：将本实施例的改性纳米多孔硅吸附剂TEPA-GTS-NPSi加入到含As5+的废水溶液中进行吸附，TEPA-GTS-NPSi用于对含As5+的吸附效率为95％以上，吸附容量达13.1mg/g，30min达到吸附平衡，能实现对水中As5+的快速高效吸附。
实施例4：
本实施例改性纳米多孔硅的结构式为：
改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将金刚石线切割硅废料进行纯化处理得到纯化硅粉；其中纯化处理的具体步骤为
1)将金刚石线切割废料进行破碎研磨至粒径为50μm得到废硅粉；
2)将步骤1)的废硅粉置于室温下NH3·H2O、H2O2、H2O混合溶液中搅拌3h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗涤2～3次，干燥得到初步纯化硅粉；其中NH3·H2O、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
3)将步骤2)初步纯化硅粉置于室温下HCl、H2O2、H2O混合溶液中浸泡搅拌3h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗涤3次，干燥得到二次纯化硅粉；其中HCl、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
4)将步骤3)处理的硅粉加入到氢氟酸溶液中，在室温条件下搅拌处理120min以彻底去除切割硅废料表面的氧化层得到纯化硅粉，其中氢氟酸溶液浓度为1mol/L；
(2)室温下，将步骤(1)的纯化硅粉进行金属纳米颗粒辅助化学刻蚀得到含有纳米级孔道的硅颗粒；其中金属纳米颗粒辅助化学刻蚀的具体步骤为
1)将纯化硅粉加入到HF-金属离子盐混合溶液中进行化学沉积反应得到表面沉积有金属纳米粒子(纳米银粒子)的硅粉；其中金属纳米粒子为银；
2)在搅拌条件下，将步骤1)的表面沉积有金属纳米粒子的硅粉置于HF-氧化剂(H2O2)混合液中化学刻蚀60min得到含有纳米级孔道的硅颗粒，其中HF-氧化剂(H2O2)混合液中HF的浓度为4.5mol/L、氧化剂(H2O2)的浓度为0.1mol/L；
(3)将步骤(2)的含有纳米级孔道的硅颗粒置于硝酸溶液中浸泡60min，取出硅颗粒并采用去离子水洗涤至洗液为中性，过滤、干燥得到多孔硅；其中硝酸溶液的质量浓度为50％；
(4)将步骤(3)的多孔硅置于H2SO4/H2O2混合液中在活化温度为95℃条件下活化3h增加多孔硅表面的硅羟基键得到活化纳米多孔硅；其中H2SO4/H2O2混合液中硫酸与双氧水的体积比为3:1；本实施例纳米多孔硅比表面积为81.8m2/g；
(5)将步骤(4)的活化纳米多孔硅和3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷溶于无水甲苯中，在温度为65℃回流反应48h，固液分离，采用无水乙醇和去离子水反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅A，记为GTS-NPSi；其中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20:1，活化纳米多孔硅与3-氨丙基三乙氧基硅烷的液固比mL:g为2:1；
(6)将步骤(5)的改性纳米多孔硅A和四乙烯五胺加入无水甲苯中，在60℃下反应24h，固液分离，采用无水乙醇反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅吸附剂，记为TEPA-GTS-NPSi；其中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20:1；无水甲苯与四乙烯五胺的体积比为5:1。
吸附实验：将本实施例的改性纳米多孔硅吸附剂TEPA-GTS-NPSi加入到含As5+的废水溶液中进行吸附，TEPA-GTS-NPSi用于对含As5+的吸附效率为95％以上，吸附容量达16.6mg/g，30min达到吸附平衡，能实现对水中As5+的快速高效吸附。
实施例5：
本实施例改性纳米多孔硅的结构式为：
改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将金刚石线切割硅废料进行纯化处理得到纯化硅粉；其中纯化处理的具体步骤为
1)将金刚石线切割废料进行破碎研磨至粒径为50μm得到废硅粉；
2)将步骤1)的废硅粉置于室温下NH3·H2O、H2O2、H2O混合溶液中浸泡搅拌3h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗涤3次，干燥得到初步纯化硅粉；其中NH3·H2O、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
3)将步骤2)初步纯化硅粉置于室温下HCl、H2O2、H2O混合溶液中浸泡搅拌3h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗涤3次，干燥得到二次纯化硅粉；其中HCl、H2O2、H2O的比例为2：2：5；
4)将步骤3)处理的硅粉加入到氢氟酸溶液中，在室温条件下搅拌处理120min以彻底去除切割硅废料表面的氧化层得到纯化硅粉，其中氢氟酸溶液浓度为1mol/L；
(2)室温下，将步骤(1)的纯化硅粉进行金属纳米颗粒辅助化学刻蚀得到含有纳米级孔道的硅颗粒；其中金属纳米颗粒辅助化学刻蚀的具体步骤为
1)将纯化硅粉加入到HF-金属离子盐混合溶液中进行化学沉积反应得到表面沉积有金属纳米粒子(纳米银粒子)的硅粉；其中金属纳米粒子为银；
2)在搅拌条件下，将步骤1)的表面沉积有金属纳米粒子的硅粉置于HF-氧化剂(H2O2)混合液中化学刻蚀60min得到含有纳米级孔道的硅颗粒，其中HF-氧化剂(H2O2)混合液中HF的浓度为4.5mol/L、氧化剂(H2O2)的浓度为0.1mol/L；
(3)将步骤(2)的含有纳米级孔道的硅颗粒置于硝酸溶液中浸泡60min，取出硅颗粒并采用去离子水洗涤至洗液为中性，过滤、干燥得到多孔硅；其中硝酸溶液的质量浓度为50％；
(4)将步骤(3)的多孔硅置于低压汞弧灯光下氧化处理60min得到活化纳米多孔硅；本实施例纳米多孔硅比表面积为76.8m2/g；
(5)将步骤(4)的活化纳米多孔硅和3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷溶于无水甲苯中，在温度为65℃回流反应48h，固液分离，采用无水乙醇和去离子水反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅A，记为GTS-NPSi；其中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20:1，活化纳米多孔硅与3-氨丙基三乙氧基硅烷的液固比mL:g为1:1；
(6)将步骤(5)的改性纳米多孔硅A和四乙烯五胺加入无水甲苯中，在60℃下反应24h，固液分离，采用无水乙醇反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅吸附剂，记为TEPA-GTS-NPSi；其中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20:1；无水甲苯与四乙烯五胺的体积比为10:1.
吸附实验：将本实施例的改性纳米多孔硅吸附剂TEPA-GTS-NPSi加入到含As5+的废水溶液中进行吸附，TEPA-GTS-NPSi用于对含As5+的吸附效率为90％以上，吸附容量达12.8mg/g，30min达到吸附平衡，能实现对水中As5+的快速高效吸附。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂，其特征在于，该改性纳米多孔硅的结构式为：
2.根据权利要求1所述的一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于，制备方法至少包括以下步骤：
将多孔硅与含3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷的原料反应，进行一次改性，得到改性纳米多孔硅A；将所述改性纳米多孔硅A与含四乙烯五胺的原料反应，进行二次改性，得到所述吸附剂。
3.根据权利要求2所述的一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：
(1)将金刚石线切割硅片得到的硅废料进行化学纯化处理，除去残留于硅粉上的有机切割液以及其它金属颗粒杂质，得到纯化硅粉；
(2)室温下，将步骤(1)得到的纯化硅粉通过两步金属纳米颗粒辅助化学刻蚀法进行刻蚀，并得到具有50～200nm纳米级孔道的硅细粉；
(3)将步骤(2)的具有纳米级孔道的硅细粉置于硝酸溶液中搅拌5～120min，固液分离得到硅粉，采用去离子水洗涤至洗液为中性，过滤、干燥得到多孔硅细粉；
(4)将步骤(3)的多孔硅置于H2SO4/H2O2混合液中活化30～120min，得到活化纳米多孔硅粉；
(5)将步骤(4)的活化纳米多孔硅粉和3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷溶于无水甲苯中，在温度为50～70℃回流反应12～48h，固液分离，洗涤，50-70℃真空干燥得到改性纳米多孔硅A；
(6)将步骤(5)的改性纳米多孔硅A和四乙烯五胺加入无水甲苯中，加热回流12～24h，固液分离，采用无水乙醇反复洗涤固体，真空干燥得到改性纳米多孔硅吸附剂。
4.根据权利要求3所述的一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于，还包括：步骤(1)纯化处理的具体步骤为:
1)将金刚石线切割废料进行破碎并研磨至粒径为10～50μm的废硅粉；
2)将步骤1)的废硅粉置于室温下，在NH3·H2O、H2O2与H2O的混合溶液中浸泡搅拌2～6h，再分别采用无水乙醇和去离子水反复洗涤2～3次，干燥后得到初步纯化硅粉；
3)将步骤2)初步纯化硅粉置于室温下HCl、H2O2、H2O混合溶液中浸泡搅拌2～6h，再分别采用无水乙醇和去离子水洗反复洗涤2～3次，干燥后得到初步纯化硅粉；
4)将步骤3)处理的硅粉加入到氢氟酸溶液中，在室温条件下搅拌1～120min得到二次纯化硅粉，其中所述氢氟酸溶液浓度为0.05～2mol/L。
5.根据权利要求3所述的一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中H2SO4/H2O2混合液中硫酸与双氧水的体积比为3～3.5:1，活化温度为室温～95℃。
6.根据权利要求3所述的一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，步骤(4)或为将步骤(3)的多孔硅加入到甲磺酸溶液中并在温度为室温～60℃条件下处理30～180min得到活化纳米多孔硅，或者将步骤(3)的多孔硅置于低压汞弧灯光下氧化处理30～180min得到活化纳米多孔硅。
7.根据权利要求3所述的一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20～30:1，活化纳米多孔硅与3-甘二氧基丙基三甲氧基硅烷的液固比mL:g为1～3:1。
8.根据权利要求3所述的一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)中反应温度为40～60℃；无水甲苯与活化纳米多孔硅的液固比mL:g为20～30:1；无水甲苯与四乙烯五胺的体积比为5～10:1。
9.一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂，其特征在于，为采用权利要求2～8中任意项所述方法制备得到。
10.一种使用权利要求1所述的用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的应用，其特征在于，作为As5+但不仅限于As5+的选择性吸附剂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911150310.0A CN110711557A (zh) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | 一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911150310.0A CN110711557A (zh) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | 一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110711557A true CN110711557A (zh) | 2020-01-21 |
Family
ID=69216295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911150310.0A Pending CN110711557A (zh) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | 一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110711557A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103041780A (zh) * | 2013-01-04 | 2013-04-17 | 同济大学 | 一种二氧化硅负载多胺水处理剂、制备方法及其应用 |
| CN103157440A (zh) * | 2011-12-19 | 2013-06-19 | 华东理工大学 | 一种吸附水溶液中重金属的材料及方法 |
| CN108311110A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-07-24 | 烟台金潮宇科蓄电池有限公司 | 一种含酸含铅污水高效吸附剂的制备方法 |
| CN108568285A (zh) * | 2017-03-08 | 2018-09-25 | 武汉中地金盾环境科技有限公司 | 一种新型磁性除砷固体螯合剂的制备方法 |
| CN109231215A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-18 | 大连颐和顺新材料科技有限公司 | 一种用金刚线切割硅片废硅粉制备多孔硅的方法 |
| CN110075806A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-02 | 云南大学 | 一种氨基改性纳米多孔硅吸附剂及其制备方法与应用 |
-
2019
- 2019-11-21 CN CN201911150310.0A patent/CN110711557A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103157440A (zh) * | 2011-12-19 | 2013-06-19 | 华东理工大学 | 一种吸附水溶液中重金属的材料及方法 |
| CN103041780A (zh) * | 2013-01-04 | 2013-04-17 | 同济大学 | 一种二氧化硅负载多胺水处理剂、制备方法及其应用 |
| CN108568285A (zh) * | 2017-03-08 | 2018-09-25 | 武汉中地金盾环境科技有限公司 | 一种新型磁性除砷固体螯合剂的制备方法 |
| CN108311110A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-07-24 | 烟台金潮宇科蓄电池有限公司 | 一种含酸含铅污水高效吸附剂的制备方法 |
| CN109231215A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-18 | 大连颐和顺新材料科技有限公司 | 一种用金刚线切割硅片废硅粉制备多孔硅的方法 |
| CN110075806A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-08-02 | 云南大学 | 一种氨基改性纳米多孔硅吸附剂及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 蒋晓萍等: "氨基功能化硅胶的制备及其对CO_2的吸附性能", 《材料科学与工程学报》 * |
| 路丹丹: "乙二胺键合硅胶固相萃取-原子吸收光谱法测定牛肉面蓬灰水中Pb2+、As5+", 《化工设计通讯》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108905954B (zh) | 一种二氧化锰改性海泡石吸附剂的制备方法及应用 | |
| CN104826582A (zh) | 一种石墨烯-介孔二氧化硅气凝胶的制备方法 | |
| CN103706326B (zh) | 一种天然矿物负载型纳米除氟剂的制备方法 | |
| CN110775979B (zh) | 一种从晶体硅切割废料中回收高纯硅和碳化硅的方法 | |
| Zheng et al. | Banana peel carbon that containing functional groups applied to the selective adsorption of Au (III) from waste printed circuit boards | |
| CN109603757B (zh) | 五氟镁铝/多孔碳复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN109012565A (zh) | 一种掺氮的磁性碳材料吸附去除废水中重金属离子的方法 | |
| CN106881071A (zh) | 一种改性活性炭/硅藻土吸附剂的制备方法 | |
| CN113000023A (zh) | 氧化石墨烯改良活性炭及其制备方法和水处理方法 | |
| CN110681359A (zh) | 一种用于Hg的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法与应用 | |
| CN111825260B (zh) | 调控碳纳米管从废水中选择性吸附Cu2+、Pb2+、Zn2+的方法 | |
| CN104671498A (zh) | 一种含超细硅粉废水的处理方法及装置 | |
| CN110075806B (zh) | 一种氨基改性纳米多孔硅吸附剂及其制备方法与应用 | |
| CN110038537A (zh) | 一种改性纳米多孔硅吸附剂及其制备方法与应用 | |
| CN114262034A (zh) | 一种利用聚乙烯醇/壳聚糖/石墨烯/亚铁氰化镍铜复合物分离盐湖卤水中铷的方法 | |
| CN108439412A (zh) | 一种低硼型高纯工业硅的制备方法 | |
| CN110711557A (zh) | 一种用于As的多步改性纳米多孔硅吸附剂的制备方法及其应用 | |
| CN110846510B (zh) | 一种从铜冶炼多元混合废酸中高效选择吸附回收铼、汞的方法 | |
| CN110665468A (zh) | 工业废水处理用吸附剂的制备方法 | |
| CN103555949B (zh) | 高盐度高氯体系下从低浓度含金废水中回收金的方法 | |
| CN111569819A (zh) | 一种空心的磁性铁/镧纳米微球及其制备方法和应用 | |
| CN110075807B (zh) | 一种改性纳米多孔硅吸附剂及其制备方法与应用 | |
| CN102249190B (zh) | 一种氢碘酸的纯化方法 | |
| CN109231215A (zh) | 一种用金刚线切割硅片废硅粉制备多孔硅的方法 | |
| CN110465260B (zh) | 一种去除废水中铜离子的水化硅酸钙及其制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200121 |