[发明专利]硅胶负载聚合胺、羧基双功能基复合吸附材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于重金属吸附材料技术领域，涉及一种硅胶负载聚合胺、羧基双功能基复合吸附材料，本发明还涉及该复合吸附材料的制备方法，应用于重金属污废水治理。

背景技术

社会的进步和生产力的提高在加速工业化发展的同时，也导致了工业排污量急剧增加，大量重金属污染物排到了环境中，对生态环境造成了严重危害。重金属离子能在土壤中积累，并且无法被微生物降解，不论用何种方法处理，只能转移重金属离子的存在位置或改变其物理、化学形态，而不能将重金属离子分解破坏。因此，重金属离子是一种永久性的污染物，而且其中大部分是致癌、致畸、致突变的剧毒物质，其中铅、铬、镉、铜、锰、汞等重金属污染最为严重。重金属离子主要随废水排出，产生重金属废水的行业有矿山，冶炼，钢铁，电解，电镀，石油化工，制革，农药，涂料等。

目前，常用的去除水体中重金属的方法有以下几种：膜分离法、离子交换法、溶剂萃取法等。但是，上述方法都存在许多缺点，这些缺点限制了它们在实际生产中的推广和应用。例如：

膜分离法，由于其分离功能依靠膜来实现，在使用过程中总会发生膜的污染和通量的衰减，因此需要经常清洗和维护，这大大限制了膜分离的推广和应用。

离子交换法所使用的离子交换剂一般为树脂类，而其抗酸碱性差，吸附容量低，循环吸附周期长，不耐高温、有机官能团易脱落等，这就限制了离子交换法在重金属离子吸附方面的应用。

溶剂萃取分离法在萃取过程中容易发生溶剂的流失，并且在络合剂和溶剂再生过程中需要消耗大量的能源，同时，溶剂萃取分离法中必须用到有机溶剂，容易造成二次污染。

综上所述，发展具有工业化前景的新型、高效、快速、便捷的脱除并回收废水中的重金属，减轻重金属对环境的污染具有重大的社会和经济效益。

目前，现有公开的相关专利和文献中，硅胶负载有机官能团该类产品制备的总体思路为：将硅胶活化处理、有机改性、键合低分子量或高分子量有机物。该类产品的技术难度在于，如何能将无机硅胶与有机官能团牢固结合成键，同时尽可能的提高有机官能团的负载量，并且需要具有良好的耐受性。键合低分子量有机官能团较易制备得到该类材料，但正是其分子量低所以在金属吸附容量及性能方面较差。而高分子量有机官能团对金属有着优异的吸附性能，但由于其分子量高空间位阻大，导致反应活性低，反应条件较难控制等，因此，较难提高其在硅胶上的负载量，导致吸附容量较低。现有技术在活化处理时容易发生硅胶破碎的现象，影响了产品性能。其次达到增湿后的含水率并非最佳含水率。再者，有机改性未预先用溶剂浸润，将偶联剂的混合液加入到增湿后的硅胶，会导致反应初期无充足的溶剂使偶联剂加入后无法均匀扩散，导致偶联剂迅速水解，与周围的硅胶反应，堵塞孔径，偶联剂在硅胶表面重叠，键合不牢固。第四，键合聚合胺未预先用有机溶剂浸润和低温搅拌，而直接将聚合胺与去离子水的混合液加入到改性硅胶中，由于该步骤改性硅胶与去离子水不能浸润，因此，改性硅胶被聚合胺包覆，高分子链之间相互缠绕增大了空间位阻，降低了聚合胺的键合量。第五，直接将聚合胺/硅胶复合材料与氯乙酸盐混合反应，未对聚合胺/硅胶复合材料进行溶胀，使得聚合胺高分子链无法在溶液中完全展开，不利于羧基的引入。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅胶负载聚合胺、羧基双功能基复合吸附材料，应用于水体中重金属的吸附、分离、富集，实现水体中重金属的无害化处理，制得的产品吸附性能好。

本发明的目的是提供一种硅胶负载聚合胺、羧基双功能基复合吸附材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，硅胶负载聚合胺、羧基双功能基复合吸附材料，按照质量百分比由以下组分组成：硅胶60.2%~86.2%，偶联剂6.1%~24.0%，聚合胺1.7%~14.5%，羧基1.7%~14.5%，以上组分的质量总和为100％。

本发明所采用的另一技术方案是，硅胶负载聚合胺、羧基双功能基复合吸附材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1

对球型大孔硅胶进行预增湿，增湿至硅胶略呈半透明状；

步骤2