[发明专利]一种改性二氧化硅材料及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种可作为复合吸附剂的改性二氧化硅材料及其制备方法和用途，其特征在于，本发明的改性二氧化硅材料为SiO₂‑DBAH，以二氧化硅为原料，经APTS修饰后，再采用丁二酸酐(DBAH)修饰二氧化硅表面，生成SiO₂‑BDAH复合吸附剂，用来富集分离水溶液中铀和钍。该方法结合了无机吸附剂稳定性高，耐酸碱腐蚀，耐高温及放射性辐照，吸附剂选择性高且吸附容量高的优点，操作简便，分离效果好，该方法大大促进了铀和钍废液处理的过程，有利于生态和生活环境的保护。

技术领域

本发明涉及一种改性二氧化硅材料及其制备方法和用途，特别是一种基于SiO₂-BDAH的材料及其制备方法和用途。

背景技术

重金属离子和放射性金属离子对水体的污染日益加重，处理水中金属离子含量超标的方法有很多，其中吸附法是一种简单、高效的方法，能够分离吸附水体中的重金属离子。在各种吸附材料中，无机吸附剂稳定性高，耐酸碱腐蚀，耐高温及放射性辐照，而有机吸附剂选择性和吸附容量高，将两者结合起来的有机无机吸附剂在近年来有了大的发展。目前国内外已有一些相关研究，例如Hancock利用硅胶负载，通过偶联剂KH-550与水杨醛反应生成Schiff碱，制备的重金属螯合微粒，用于从有机溶液中吸附重金属离子。高健等学者以硅胶作载体，KH-550为偶联剂，将壳聚糖胺接到硅胶上，制备出有机无机螯合剂，可用于富集、浓缩、分离溶液中的微量重金属离子，如Cu²⁺，Hg²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺等。Venkatesan等在SiO₂上接枝氨基、酰胺基及苯甲酰胺，研究铀酰离子在三种接枝改性材料上的吸附行为，发现氨基修饰材料吸附铀酰离子的性能最佳。申请公布号为CN102211017A的发明专利申请公开了一种偕胺肟基提铀吸附剂及制备方法，所述的制备方法首先以含腈基的有机硅酯与Si(OR)₄为混合硅源，以非离子型表面活性剂为结构导向剂，在酸性条件下水解共缩聚合成腈基功能化有机－无机杂化多孔材料，然后与羟胺进行反应制得偕胺肟基提铀吸附剂。本发明经过水解缩合反应将氰基引入无机材料中，经胺肟化制备了偕胺肟基功能化有机-无机杂化介孔材料。本发明的吸附剂与聚合物材料相比机械强度明显增强，亲水性增强，对铀的吸附量高，在Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺共存的溶液中，偕胺肟基功能化有机-无机杂化介孔材料对铀具有很高的选择性，几乎不受其他共存离子的干扰。而目前生活中的放射性污染主要是铀和钍，这二者都是放射性元素，可能会使人和动物产生肿瘤或者畸变，而且对环境也造成了污染。因此，在铀和钍废液处理中，借助结合有机吸附剂和无机吸附剂的方法，寻求一种高效经济的方式，是非常具有现实意义的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种改性二氧化硅材料及其制备方法和用途。

本发明的可作为复合吸附剂的改性二氧化硅材料，其特征在于所述的材料为SiO₂-DBAH，其化学结构式如下：

进一步，本发明的改性二氧化硅材料的制备方法，其特征在于以二氧化硅为原料，经APTS修饰后，再采用丁二酸酐(DBAH)修饰二氧化硅表面，生成SiO₂-BDAH复合吸附剂。

进一步，本发明的改性二氧化硅材料的制备方法，所述的合成路线如下：

具体步骤如下：

1)二氧化硅材料的预处理：将二氧化硅材料用去离子水洗涤至洗液pH与去离子水相近，然后完全干燥待用；