CN113120910A - 一种采用含硅矿物制备二氧化硅的方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种采用含硅矿物制备二氧化硅的方法，涉及无机功能材料制备技术领域，本发明提供采用含硅矿物制备二氧化硅的方法，包括以下步骤：(1)在王水溶液中加入含硅矿物，进行超声处理后，过滤，得到滤饼和滤液；(2)将步骤(1)中制得的滤饼进行干燥，即制得二氧化硅。本发明还提供采用含硅矿物制备硅酸镁的方法及应用。本发明的有益效果在于：采用本发明的制备方法制备二氧化硅，制备过程中无需加热，且制得的二氧化硅具有较高的纯度和白度，可以用于硅酸镁的制备或其他工业的生产，本发明制得的硅酸镁对亚甲基蓝的最大吸附量为282mg/g。

Description

一种采用含硅矿物制备二氧化硅的方法及其应用
技术领域
本发明涉及无机功能材料制备技术领域，具体涉及一种采用含硅矿物制备二氧化硅的方法及其应用。
背景技术
我国含硅矿石储量丰富，主要有硅藻土、利蛇纹石、凹凸棒石等，探明储量数十亿吨，主要分布在云南、吉林、江西、四川、甘肃等偏远地区，目前少量用作工业填料、建筑材料等低附加值领域，大部分尚未有效开发利用，因此，急需发展创新技术有效提纯优质硅资源，并开发高附加值下游产品，从而服务区域经济发展。
二氧化硅又称硅石。在自然界分布很广，如石英、石英砂等，二氧化硅又称硅石。在自然界分布很广，如石英、石英砂等。白色或无色，密度2.2～2.66，熔点1670℃(鳞石英)、1710℃(方石英)，沸点2230℃，相对介电常数为3.9。二氧化硅不溶于水，微溶于一般的酸，但溶于氢氟酸及热浓磷酸，能和熔融碱类起作用。
硅酸镁作为一种重要的精细化工产品，因其独特的层状结构、较大的比表面积，广泛应用于重金属吸附、防火保温、橡胶/涂料改性等领域。基于硅藻土中丰富的镁、硅资源，通过合适的有望制备成高附加值的硅酸镁材料。
专利CN103193236A在搅拌下将含氟盐酸滴加到硅藻土中，在30～50℃下进行酸化反应，酸化反应完全后，将酸化反应液抽滤，获得滤液即氟硅酸的盐酸溶液，再将氟硅酸的盐酸溶液减压蒸馏除去盐酸，获得浓缩液；然后向浓缩液中加入饱和碳酸氢铵水溶液，在10～90℃下进行氨化反应，氨化反应完全后，将氨化反应液过滤，滤饼用水洗涤后干燥，获得所述二氧化硅；所述硅藻土质量用量以SiO2物质的量计，所述含氟盐酸质量用量以HF物质的量计，所述硅藻土中的SiO2与含氟盐酸中HF投料物质的量之比为1:6～7，所述硅藻土中的SiO2与饱和碳酸氢铵水溶液中碳酸氢铵物质的量之比为1:6～7。现有技术中采用二氧化硅矿物制备SiO2时，需要对反应原料进行加热，为反应提供能量，但是不适宜规模化应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于现有采用含硅矿物制备SiO2时，需要对反应原料进行加热，提供一种无需加热的采用含硅矿物制备二氧化硅的方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种采用二氧化硅矿物制备二氧化硅的方法，包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入含硅矿物，进行超声处理后，过滤，得到滤饼和滤液；
(2)将步骤(1)中制得的滤饼进行干燥，即制得二氧化硅。
有益效果：采用本发明的制备方法制备二氧化硅，制备过程中无需加热，且制得的二氧化硅具有较高的纯度和白度，可以用于硅酸镁的制备或其他工业的生产。
优选的，所述步骤(1)中超声处理时间为0.5-6h，超声处理功率为10-1000W。
优选的，所述步骤(1)中二氧化硅矿物的质量为王水溶液质量的1-10％。
优选的，所述含硅矿物包括硅藻土、利蛇纹石或凹凸棒石。
本发明所要解决的技术问题之二在于现有含硅矿物制备硅酸镁时，存在杂质较多的现象，提供一种采用二氧化硅矿物制备硅酸镁的方法。
一种采用含硅矿物制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入含硅矿物，进行超声处理后，过滤，得到滤饼和滤液；
(2)往步骤(1)制得的滤液中加入双氧水后，调节滤液的pH值，过滤，获得滤液；
(3)将步骤(1)中制得的滤饼进行干燥后，与氢氧化钠水溶液混合，调节混合液的pH值为8-10，将混合液加热，过滤后，制得硅酸钠水溶液；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)中制得的硅酸钠水溶液滴加入镁盐溶液中，滴加完成后，继续搅拌，加入无水乙醇，将搅拌后的混合液进行加热反应；
(5)将步骤(4)反应后的混合液离心，纯化，干燥后，制得硅酸镁。
优选的，所述步骤(1)中二氧化硅矿物的质量为王水溶液质量的1-10％。
优选的，所述步骤(1)中超声处理时间为0.5-6h，超声处理功率为10-1000W。
优选的，所述步骤(2)中双氧水的质量分数为30％。
优选的，所述步骤(2)中调节滤液的pH值为6-8.5。
有益效果：保证含硅矿物中金属氧化物的去除。
优选的，所述步骤(3)中制得的氢氧化钠水溶液浓度10-20wt％，所述氢氧化钠水溶液与滤饼的质量比为5.0-15.0:1。
优选的，所述镁盐溶液为硝酸镁、氯化镁、硫酸镁的水溶液或乙醇溶液中的一种或多种。
优选的，所述步骤(4)中硅酸钠水溶液与镁盐溶液的体积比为1.0-2.0:1。
有益效果：保证镁盐溶液能够反应完全。
优选的，所述镁盐溶液为步骤(2)中制得的滤液。
优选的，所述步骤(3)中加热温度为100-140℃，加热时间为0.5-2h。
有益效果：保证两种原料能够快速反应完全。
优选的，所述步骤(4)中加热温度为140-190℃，加热时间为6-16h。保证材料的疏松多孔形貌，同时保证反应能够完全进行。
优选的，所述步骤(4)混合液中无水乙醇的体积为去离子水体积的3倍。
优选的，所述步骤(5)中纯化步骤包括：将离心产物用去离子水洗涤后，用无水乙醇洗涤，将洗涤后的产物置于40-80℃干燥24h。
优选的，所述采用含硅矿物制备硅酸镁的方法制得的硅酸镁的结构通式为：MgxSiyOx+2y+zH2z，其中2≤x≤5；2≤y≤6；1≤z≤4；所述制得的硅酸镁具有多孔结构，所述孔径平均为1-10nm，比表面积为100-800m2/g。
优选的，所述含硅矿物包括硅藻土、利蛇纹石或凹凸棒石。
本发明解决的技术问题之三在于提供一种采用含硅矿物制备硅酸镁的方法制得的硅酸镁。
一种采用含硅矿物制备硅酸镁的方法制得的硅酸镁，结构通式为：MgxSiyOx+2y+ zH2z，其中2≤x≤5；2≤y≤6；1≤z≤4；所述制得的硅酸镁具有多孔结构，所述孔径平均为1-10nm，比表面积为100-800m2/g。
有益效果：其对于亚甲基蓝的吸附有较大的影响。平均孔径较大，得到的硅酸镁对于亚甲基蓝的吸附性能越好，平均孔径从3.6nm增大到4.6nm，吸附量也从88mg/g增加到152mg/g。
本发明解决的技术问题之四在于提供由上述制备方法制得的硅酸镁在有机染料吸附中的应用。
有益效果：本发明制得的硅酸镁对亚甲基蓝的最大吸附量为282mg/g，5min左右去除能力达到90％以上。
优选的，所述有机染料为亚甲基蓝。
本发明的优点在于：
(1)采用本发明的制备方法制备二氧化硅，制备过程中无需加热，且制得的二氧化硅具有较高的纯度和白度，可以用于硅酸镁的制备或其他工业的生产；
(2)采用本发明的制备方法制备硅酸镁，可以充分利用硅藻土中的硅，制备过程中硅藻土中的铁、铝及其他副产物可以回收，无三废排放；
(3)采用本发明的制备方法制备硅酸镁，可以充分利用闲置资源，利用成本较低的原料，可以添加镁溶液或利用原料中本身的镁制备硅酸镁，无需借助任何复杂的前驱体，只用简单含有镁元素的化合物为原料，制备方法简单，原料来源丰富，有利于实现规模化生产；
(4)本发明制得的硅酸镁对亚甲基蓝的最大吸附量为282mg/g，5min左右去除能力达到90％以上。
附图说明
图1为本发明实施例1中制备的硅酸镁样品的XRD谱图；
图2为本发明实施例1制备的硅酸镁样品的SEM图；
图3为本发明实施例1制备的硅酸镁样品的BET吸脱附曲线图；
图4为本发明实施例1制备的硅酸镁样品的BET孔径分布图；
图5为本发明实施例1制备的硅酸镁样品吸附亚甲基蓝的性能图；
图6为孔结构变化下硅酸镁吸附亚甲基蓝的性能图；
图7为对比例制备样品的XRD谱图；
图8为对比例制备样品吸附亚甲基蓝的性能图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
采用含硅矿物制备二氧化硅的方法，包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入硅藻土粉1.5g，硅藻土粉的质量为王水溶液质量的1％，在10W功率条件下进行超声处理2h后，过滤，得到滤饼和滤液；其中王水溶液包括浓盐酸和浓硝酸，浓盐酸和浓硝酸的体积比为3:1，浓盐酸的浓度为12mol/L，浓硝酸的浓度为16mol/L；
(2)将步骤(1)中制得的滤饼于60℃下干燥12h，即制得二氧化硅，制得的二氧化硅被王水在超声下活化，带有一定的正电性，能够较容易地与碱性物质进行反应。
实施例2
采用含硅矿物制备二氧化硅的方法，包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入硅藻土粉2g，硅藻土粉的质量为王水溶液质量的5％，在20W功率条件下进行超声处理2.5h后，过滤，得到滤饼和滤液；其中王水溶液包括浓盐酸和浓硝酸，浓盐酸和浓硝酸的体积比为3:1，浓盐酸的浓度为12mol/L，浓硝酸的浓度为16mol/L；
(2)将步骤(1)中制得的滤饼于60℃下干燥12h，即制得二氧化硅，制得的二氧化硅被王水在超声下活化，带有一定的正电性，能够较容易地与碱性物质进行反应。
实施例3
采用含硅矿物制备二氧化硅的方法，包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入硅藻土粉1g，硅藻土粉的质量为王水溶液质量的10％，在50W功率条件下进行超声处理3h后，过滤，得到滤饼和滤液；其中王水溶液包括浓盐酸和浓硝酸，浓盐酸和浓硝酸的体积比为3:1，浓盐酸的浓度为12mol/L，浓硝酸的浓度为16mol/L；
(2)将步骤(1)中制得的滤饼于60℃下干燥12h，即制得二氧化硅，制得的二氧化硅被王水在超声下活化，带有一定的正电性，能够较容易地与碱性物质进行反应。
实施例4
采用含硅矿物制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入硅藻土粉1.5g，硅藻土粉的质量为王水溶液质量的1％，在10W功率条件下进行超声处理2h后，过滤，得到滤饼和滤液；其中王水溶液包括浓盐酸和浓硝酸，浓盐酸和浓硝酸的体积比为3:1，浓盐酸的浓度为12mol/L，浓硝酸的浓度为16mol/L；
(2)往步骤(1)制得的滤液中加入质量分数为30％的双氧水0.75g，用氢氧化钠水溶液调节滤液的pH值为6，使铁和铝离子生成沉淀，过滤，获得滤液和滤饼，获得的滤饼可以回收利用；
(3)将步骤(1)中制得的滤饼在60℃烘箱下进行干燥4h后，与10ml浓度为15wt％的氢氧化钠水溶液混合并搅拌，15wt％的氢氧化钠水溶液与滤饼的质量比为5:1，为使滤饼完全反应，略微调节混后溶液的pH值为10，放入水热反应釜当中，并放入均相反应器中，将混合液于120℃，反应1h，取出趁热过滤后，得到滤液为硅酸钠水溶液；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)中制得的硅酸钠水溶液滴加入硝酸镁乙醇溶液中，硅酸钠水溶液与硝酸镁乙醇溶液的体积比为1:1，滴加完成后，继续搅拌3min得到混合浆液，将搅拌后的混合浆液转入带搅拌的水热反应釜，继续加入无水乙醇或是去离子水，保证混合浆液中无水乙醇体积为去离子水体积的3倍，加热至180℃，在搅拌速度300r/min下，水热反应12h；其中硝酸镁乙醇溶液的制备方法为：取硝酸镁5g，溶于10ml的无水乙醇中；
(5)将步骤(4)反应后的浆液冷却至室温，离心，用去离子水洗涤2遍，用无水乙醇洗涤2遍，将洗涤后的产物置于60℃烘箱中干燥24h，制得硅酸镁固体。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在100mL的锥形瓶中加入50mL，200ppm的亚甲基蓝溶液，将步骤(5)得到的硅酸镁固体取32.5mg放入，然后将锥形瓶放入摇床中，恒温25℃，震荡速度160rpm/min。
测定结果：本实施例中制得的硅酸镁的粉末X射线衍射仪(XRD)分析结果如图1所示，与硅酸镁标准卡片JCPDSno.03-0881相对应，其化学式为Mg3Si4O13H4，并且纯度较高，不含有其他杂质的峰；图2的SEM图像表明，制得的硅酸镁由纳米片层组装形成的三维花状结构；如图3和图4所示，采用低温氮气吸脱附(BET)测试其比表面积和平均孔径分别为716m2/g和6.74nm；图5为硅酸镁对溶液中亚甲基蓝溶液的吸附性能，可以看出，硅酸镁对亚甲基蓝的吸附在6h左右达到平衡，其最大吸附量为282mg/g。
实施例5
采用含硅矿物制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入硅藻土粉2g，硅藻土粉的质量为王水溶液质量的1％，在50W功率条件下进行超声处理4h后，过滤，得到滤饼和滤液；
(2)往步骤(1)制得的滤液中加入质量分数为30％的双氧水1g后，用氢氧化钠水溶液调节滤液的pH值为7，使铁和铝离子生成沉淀，过滤，获得滤液和滤饼，获得的滤饼可以回收利用；
(3)将步骤(1)中制得的滤饼在60℃烘箱下进行干燥4h后，与20ml浓度为10wt％的氢氧化钠水溶液混合并搅拌，10wt％的氢氧化钠水溶液与滤饼的质量比为10:1，为使滤饼完全反应，略微调节混合后溶液的pH值为10，放入水热反应釜当中，并放入均相反应器中，将混合液于120℃，反应1.5h，取出趁热过滤后，得到滤液为硅酸钠水溶液；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)中制得的硅酸钠水溶液滴加入氯化镁乙醇溶液中，硅酸钠水溶液与氯化镁乙醇溶液的体积比为1.5:1，滴加完成后，继续搅拌3min得到混合浆液，将搅拌后的混合浆液转入带搅拌的水热反应釜，继续加入无水乙醇或去离子水，保证混合浆液中无水乙醇体积为去离子水的3倍，加热至180℃，在搅拌速度300r/min下，水热反应10h；其中氯化镁乙醇溶液的制备方法为：取氯化镁4.3g，溶解于15ml的无水乙醇中；
(5)将步骤(4)反应后的浆液冷却至室温，离心，用去离子水洗涤2遍，用无水乙醇洗涤2遍，将洗涤后的产物置于60℃烘箱中干燥24h，制得硅酸镁固体。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在100mL的锥形瓶中加入50mL，200ppm的亚甲基蓝溶液，将步骤(5)得到的硅酸镁固体取32.5mg放入，然后将锥形瓶放入摇床中，恒温25℃，震荡速度160rpm/min。
测定结果：通过XRD的图像和其出峰的位置可以清楚的看出，制备的产品是多孔的硅酸镁；根据SEM图像表明，制得的硅酸镁由纳米片层组装形成的三维花状结构；采用低温氮气吸脱附(BET)测试其比表面积和平均孔径分别为782m2/g和6.14nm；本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的吸附在6h左右达到平衡，其最大吸附量为272mg/g。
实施例6
采用含硅矿物制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入硅藻土粉1g，硅藻土粉的质量为王水溶液质量的1％，进行超声水浴反应4h后，过滤，得到滤饼和滤液；
(2)往步骤(1)制得的滤液中加入质量分数为30％的双氧水0.5g后，用氢氧化钠水溶液调节滤液的pH值为8，使铁和铝离子生成沉淀，过滤，获得滤液和滤饼，获得的滤饼可以回收利用；
(3)将步骤(1)中制得的滤饼在60℃烘箱下进行干燥4h后，与12ml浓度为15wt％的氢氧化钠水溶液混合并搅拌，15wt％的氢氧化钠水溶液与滤饼的质量比为15:1，为使滤饼完全反应，略微调节混合后溶液的pH值为10，放入水热反应釜当中，并放入均相反应器中，将混合液于120℃，反应2h，取出趁热过滤后，得到滤液为硅酸钠水溶液；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)中制得的硅酸钠水溶液滴加入硫酸镁水溶液中，硅酸钠水溶液与硫酸镁水溶液的体积比为2:1，滴加完成后，继续搅拌3min得到混合浆液，将搅拌后的混合浆液转入带搅拌的水热反应釜，继续加入无水乙醇，保证混合浆液中无水乙醇体积为去离子水体积的3倍，加热至180℃，在搅拌速度300r/min下，水热反应14h；其中硫酸镁水溶液的制备方法为：取硫酸镁4.8g，溶于10ml的去离子水中；
(5)将步骤(4)反应后的浆液冷却至室温，离心，用去离子水洗涤2遍，用无水乙醇洗涤2遍，将洗涤后的产物置于60℃烘箱中干燥24h，制得硅酸镁固体。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在100mL的锥形瓶中加入50mL，200ppm的亚甲基蓝溶液，将步骤(5)得到的硅酸镁固体取32.5mg放入，然后将锥形瓶放入摇床中，恒温25℃，震荡速度160rpm/min。
测定结果：通过XRD的图像和其出峰的位置可以清楚的看出，制备的产品是多孔的硅酸镁；根据SEM图像表明，制得的硅酸镁由纳米片层组装形成的三维花状结构；采用低温氮气吸脱附(BET)测试其比表面积和平均孔径分别为813m2/g和5.77nm；本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的吸附在6h左右达到平衡，其最大吸附量为264mg/g。
实施例7
采用含硅矿物制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入利蛇纹石粉2g，利蛇纹石粉的质量为王水溶液质量的1％，在200W功率条件下进行超声水浴反应6h后，过滤，得到滤饼和滤液；
(2)往步骤(1)制得的滤液中加入质量分数为30％的双氧水1g后，用氢氧化钠水溶液调节滤液的pH值为8，使铁和铝离子生成沉淀，过滤，获得滤液和滤饼，获得的滤饼可以回收利用，获得的滤液中富含Mg2+，将富含Mg2+的滤液放置备用；
(3)将步骤(1)中制得的滤饼在60℃烘箱下进行干燥4h后，与10ml浓度为15wt％的氢氧化钠水溶液混合，进行搅拌，15wt％的氢氧化钠水溶液与滤饼的质量比为10:1，为使滤饼完全反应，略微调节混合后溶液的pH值为10，放入水热反应釜当中，并放入均相反应器中，将混合液于120℃，反应2h，取出趁热过滤后，得到滤液为硅酸钠水溶液；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)中制得的硅酸钠水溶液滴加入步骤(2)富含Mg2+的滤液中，直到溶液的pH值达到8为止，停止滴加，滴加完成后，继续搅拌4min得到混合浆液，将搅拌后的混合浆液转入带搅拌的水热反应釜，加入无水乙醇，无水乙醇体积为原混合浆料体积的3倍，加热至180℃，在搅拌速度300r/min下，水热反应10h；
(5)将步骤(4)反应后的浆液冷却至室温，离心，用去离子水洗涤2遍，用无水乙醇洗涤2遍，将洗涤后的产物置于60℃烘箱中干燥24h，制得硅酸镁固体。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在100mL的锥形瓶中加入50mL，200ppm的亚甲基蓝溶液，将步骤(5)得到的硅酸镁固体取32.5mg放入，然后将锥形瓶放入摇床中，恒温25℃，震荡速度160rpm/min。
测定结果：通过XRD的图像和其出峰的位置可以清楚的看出，制备的产品是多孔的硅酸镁；根据SEM图像表明，制得的硅酸镁由纳米片层组装形成的三维花状结构；采用低温氮气吸脱附(BET)测试其比表面积和平均孔径分别为613m2/g和5.18nm；本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的吸附在6h左右达到平衡，其最大吸附量为220mg/g。
实施例8
(1)在王水溶液中加入凹凸棒石2g，凹凸棒石粉的质量为王水溶液质量的1％，500W的超声进行超声水浴反应6h后，过滤，得到滤饼和滤液；
(2)往步骤(1)制得的滤液中加入质量分数30％双氧水1g，用氢氧化钠水溶液调节滤液的pH值为8，使铁和铝离子生成沉淀，过滤，获得滤液和滤饼，获得的滤饼可以回收利用，获得的滤液中富含Mg2+，将富含Mg2+的滤液放置备用；
(3)将步骤(1)中制得的滤饼在60℃烘箱下进行干燥4h后，与12ml浓度为20wt％的氢氧化钠水溶液混合，20wt％的氢氧化钠水溶液滤饼的质量比为15:1，进行搅拌，略微调节混合后溶液的pH值为10，放入水热反应釜当中，并放入均相反应器中，将混合液于120℃，反应2.5h，取出趁热过滤后，得到滤液为硅酸钠水溶液；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)中制得的硅酸钠水溶液滴加入步骤(2)富含Mg2+的滤液中，直到溶液的pH值达到8为止，停止滴加，继续搅拌5min得到混合浆液，将搅拌后的混合浆液转入带搅拌的水热反应釜，加入无水乙醇，无水乙醇体积为原混合浆液体积的3倍，加热至180℃，在搅拌速度250r/min下，水热反应12h；
(5)将步骤(4)反应后的浆液冷却至室温，离心，用去离子水洗涤2遍，用无水乙醇洗涤2遍，将洗涤后的产物置于60℃烘箱中干燥24h，制得硅酸镁固体。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在100mL的锥形瓶中加入50mL，200ppm的亚甲基蓝溶液，将步骤(5)得到的硅酸镁固体取32.5mg放入，然后将锥形瓶放入摇床中，恒温25℃，震荡速度160rpm/min。
测定结果：通过XRD的图像和其出峰的位置可以清楚的看出，制备的产品是多孔的硅酸镁；根据SEM图像表明，制得的硅酸镁由纳米片层组装形成的三维花状结构；采用低温氮气吸脱附(BET)测试其比表面积和平均孔径分别为513m2/g和9.68nm；本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的吸附在6h左右达到平衡，其最大吸附量为238mg/g。
实施例9
对不同孔径的本发明制备的硅酸镁的吸附亚甲基蓝的性能进行测定
实验结果：图6为不同孔径下硅酸镁吸附亚甲基蓝的性能图，可以看出，硅酸镁的平均孔径从3.6nm增大到4.6nm，吸附量也从88mg/g增加到152mg/g。
对比例1
采用含硅矿物制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)将2g的硅藻土用去离子水洗涤，去除可溶于水的杂质；
(2)将5g的硝酸镁固体用20ml无水乙醇进行溶解，并逐步加入1g步骤(1)得到的硅藻土，定量加入无水乙醇或去离子水，保证最终的溶液中无水乙醇与去离子水的体积比为3:1，将其放入水热反应釜中，加热至180℃，在搅拌速度300r/min下，水热反应12h；
(3)反应结束后将浆液自然冷却至室温，离心，用去离子水洗涤2遍，用无水乙醇洗涤2遍，将洗涤后的产物置于60℃烘箱中干燥24h，即得到干燥固体硅酸镁。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在100mL的锥形瓶中加入50mL，200ppm的亚甲基蓝溶液，将步骤(3)得到的硅酸镁固体取32.5mg放入，然后将锥形瓶放入摇床中，恒温25℃，震荡速度160rpm/min。
测定结果：所制得样品的粉末X射线衍射仪(XRD)分析结果如图7所示，对溶液中亚甲基蓝溶液的吸附性能试验数据见图8，测试表明，样品对亚甲基蓝的吸附在6h左右达到平衡，其最大吸附量为120mg/g。其制备得到的产物有大量的SiO2杂质，并且吸附性能也大幅度下降，表明通过王水处理后，能够得到较纯的硅酸镁，并且对于有机染料亚甲基蓝的吸附性能有大幅度提升。
对比例2
本对比例与实施例4的区别之处在于：不添加无水乙醇作为溶剂
(1)在王水溶液中加入硅藻土粉1.5g，硅藻土粉的质量为王水溶液质量的1％，进行超声水浴反应4h后，过滤，得到滤饼和滤液；
(2)往步骤(1)制得的滤液中加入质量分数为30％的双氧水0.75g后，用氢氧化钠水溶液调节滤液的pH值为8，使铁和铝离子生成沉淀，过滤，获得滤液和滤饼，获得的滤饼可以回收利用；
(3)将步骤(1)中制得的滤饼在60℃烘箱下进行干燥4h后，与10ml浓度为15wt％的氢氧化钠水溶液混合，使混合液的pH值为10，放入水热反应釜当中，并放入均相反应器中，将混合液于120℃，反应1h，取出趁热过滤后，得到滤液为硅酸钠水溶液；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)中制得的硅酸钠水溶液滴加入氯化镁水溶液中，滴加完成后，继续搅拌3min得到混合浆液，将搅拌后的混合浆液转入带搅拌的水热反应釜，加热至180℃，在搅拌速度300r/min下，水热反应10h；其中硝酸镁水溶液的制备方法为：取硝酸镁镁4.3g，溶解于10ml的去离子水中；
(5)将步骤(4)反应后的浆液冷却至室温，离心，用去离子水洗涤2遍，用无水乙醇洗涤2遍，将洗涤后的产物置于60℃烘箱中干燥24h，制得硅酸镁固体。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在100mL的锥形瓶中加入50mL，200ppm的亚甲基蓝溶液，将步骤(3)得到的硅酸镁固体取32.5mg放入，然后将锥形瓶放入摇床中，恒温25℃，震荡速度160rpm/min。
本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的吸附在6h左右达到平衡，其最大吸附量为140mg/g。
对比例3
本对比例与实施例4的区别之处在于：合成硅酸镁温度设定为100℃。
(1)在王水溶液中加入硅藻土粉1.5g，硅藻土粉的质量为王水溶液质量的1％，进行超声水浴反应4h后，过滤，得到滤饼和滤液；
(2)往步骤(1)制得的滤液中加入质量分数为30％的双氧水0.75g后，用氢氧化钠水溶液调节滤液的pH值为8，使铁和铝离子生成沉淀，过滤，获得滤液和滤饼，获得的滤饼可以回收利用；
(3)将步骤(1)中制得的滤饼在60℃烘箱下进行干燥4h后，与10ml浓度为15wt％的氢氧化钠水溶液混合，使混合液的pH值为10，放入水热反应釜当中，并放入均相反应器中，将混合液于120℃，反应1h，取出趁热过滤后，得到滤液为硅酸钠水溶液；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)中制得的硅酸钠水溶液滴加入氯化镁乙醇溶液中，滴加完成后，继续搅拌3min得到混合浆液，将搅拌后的混合浆液转入带搅拌的水热反应釜，继续加入无水乙醇，保证混合浆液中无水乙醇体积为去离子水体积的3倍，使得加热至100℃，在搅拌速度300r/min下，水热反应10h；其中硝酸镁乙醇溶液的制备方法为：取硝酸镁4.3g，溶解于10ml的无水乙醇中；
(5)将步骤(4)反应后的浆液冷却至室温，离心，用去离子水洗涤2遍，用无水乙醇洗涤2遍，将洗涤后的产物置于60℃烘箱中干燥24h，制得硅酸镁固体。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在100mL的锥形瓶中加入50mL，200ppm的亚甲基蓝溶液，将步骤(3)得到的硅酸镁固体取32.5mg放入，然后将锥形瓶放入摇床中，恒温25℃，震荡速度160rpm/min。
本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的吸附在6h左右达到平衡，其最大吸附量为80mg/g。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种采用含硅矿物制备二氧化硅的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入含硅矿物，进行超声处理后，过滤，得到滤饼和滤液；
(2)将步骤(1)中制得的滤饼进行干燥，即制得二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的采用含硅矿物制备二氧化硅的方法，其特征在于：所述步骤(1)中硅藻土粉的质量为王水溶液质量的1-10％。
3.根据权利要求1所述的采用含硅矿物制备二氧化硅的方法，其特征在于：所述步骤(1)中超声处理时间为0.5-6h，超声处理功率为10-1000W。
4.一种采用含硅矿物制备硅酸镁的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在王水溶液中加入含硅矿物，进行超声处理后，过滤，得到滤饼和滤液；
(2)往步骤(1)制得的滤液中加入双氧水后，调节滤液的pH值，过滤，获得滤液；
(3)将步骤(1)中制得的滤饼进行干燥后，与氢氧化钠水溶液混合，为使滤饼完全反应，调节混合液的pH值为8-10，将混合液加热，过滤后，制得硅酸钠水溶液；
(4)在搅拌条件下，将步骤(3)中制得的硅酸钠水溶液滴加入镁盐溶液中，滴加完成后，继续搅拌，加入无水乙醇，将搅拌后的混合液进行加热反应；
(5)将步骤(4)反应后的混合液离心，纯化，干燥后，制得硅酸镁。
5.根据权利要求4所述的采用含硅矿物制备硅酸镁的方法，其特征在于：所述镁盐溶液为硝酸镁、氯化镁、硫酸镁的水溶液或乙醇溶液中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的采用含硅矿物制备硅酸镁的方法，其特征在于：所述步骤(2)中调节滤液的pH值为6-8.5。
7.根据权利要求4所述的采用含硅矿物制备硅酸镁的方法，其特征在于：所述采用含硅矿物制备硅酸镁的方法制得的硅酸镁的结构通式为：MgxSiyOx+2y+zH2z，其中2≤x≤5；2≤y≤6；1≤z≤4；所述制得的硅酸镁具有多孔结构，所述孔径平均为1-10nm。
8.一种采用权利要求4所述的方法制得的硅酸镁，其特征在于：所述硅酸镁的结构通式为：MgxSiyOx+2y+zH2z，其中2≤x≤5；2≤y≤6；1≤z≤4；所述制得的硅酸镁具有多孔结构，所述孔径平均为1-10nm。
9.一种采用权利要求8所述的硅酸镁在有机染料吸附中的应用。
10.根据权利要求9所述的硅酸镁在有机染料吸附中的应用，其特征在于：所述有机染料为亚甲基蓝。
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