[发明专利]一种镁改性SiO2

说明书

本发明涉及一种用于毒性Cr(VI)吸附的镁改性SiO₂薄膜的制备方法。该方法是：首先，在水和乙醇的混合溶液中溶解一定质量的CTAB和六水合硝酸镁；然后，滴加一定质量的正硅酸乙酯和盐酸，继续搅拌得到溶胶；最后，在胶溶上述溶胶的同时加入成膜剂聚乙烯醇，混合搅拌后制得澄清透明的混合溶胶，随后经流延成型、干燥制得SiO₂薄膜。该薄膜对Cr(VI)、Cd(II)、Cu(II)、Zn(II)和Ni(II)等混合溶液中的Cr(VI)表现出优异的选择性吸附性能。本方法具有制备工艺简单、条件温和且对重金属离子Cr(VI)吸附性能优异等优点，而且吸附后的薄膜极易从水体中直接分离。

技术领域

本发明涉及六水合硝酸镁为镁源，一步改性的SiO₂基复合材料的制备和应用的技术领域，确切地说，是一种用于剧毒污染物Cr(VI)吸附的镁改性SiO₂薄膜的制备方法。

背景技术

随着工业的发展，各种重金属离子如砷、铬、镉、铅的污染日益严重，对人类健康和生活环境造成了越来越严重的危害，而其中的铬污染治理是一大难点。如今涂料、颜料、冶金等工业都会应用到铬，使得大量的工业废水排放到自然环境中，Cr(VI)流失扩散进入水体后主要以高毒性和高致癌性的六价CrO₄^2-、Cr₂O₇^2-和HCrO₄^-等阴离子形式存在，难以处理回收。因此，研究如何降低废水中Cr(VI)的浓度具有重要的科学价值和现实意义。

目前处理铬废水的大致方法有化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、电解法以及吸附法。其中，吸附法具有效率高、应用范围广、操作简便等优点。镁改性不仅能增大材料的正电性，水解产生的氢氧化镁活性大、吸附能力强，还可以在处理酸性废水的同时沉淀和吸附废水中的重金属离子；SiO₂基材料具有比表面积大、表面活性高、表面富含羟基官能团、耐酸碱性好等特点，因此被广泛应用于吸附领域。

中国专利CN105107480A公开了一种用于吸附剧毒污染物Cr(VI)的介孔羟基氧化铁吸附剂的制备方法，即将无机铁盐溶液、尿素溶液和Pluronic三嵌段共聚物P123或F127的乙醇溶液三者混合，经加热、离心分离、洗涤和真空干燥，制得所述吸附剂，该吸附剂具有较快的吸附动力学并能循环使用。中国专利CN106145240A公布了一种用磷酸改性花生壳和木屑，并按一定比例混合来制备Cr(VI)吸附剂的方法，其操作工程简单，成本低廉。相鑫鑫[相鑫鑫. 硅基介孔材料氨基酸改性及其对重金属离子的吸附性能研究[D].东北师范大学，2007.]用半胱氨酸改性硅基介孔材料SBA-15吸附Hg(II)，但是其离子去除率和选择性吸附能力均较低。

上述吸附剂均为粉体，实际操作中会产生团聚现象，影响了吸附效率；吸附完污染物的粉体也不易从水体中完全分离，使分离成本大大增加，这些缺陷使得粉体吸附剂在实际中的应用受到了限制。

与粉体吸附剂相比，薄膜吸附剂具有吸附后易于从吸附后的水体中分离等特点，近年来收到广泛关注。例如，谷禹南等人[谷禹南，王璐，封瑞江，王吉林.QCS-TBT有机无机杂化膜对重金属Cr(VI)吸附性能研究[J].化学与粘合,2013,35(6),32-35.]利用溶胶凝胶法，制备出一系列能对Cr(VI)进行吸附的季铵化壳聚糖-钛酸正丁酯有机无机杂化膜，但制备过程较复杂，吸附量也不高。中国专利CN105107486A公开了一种用于毒性Cr(VI)吸附的拟薄水铝石复合薄膜的制备方法，对于低浓度的Cr(VI)有较高的去除率，但其吸附量较低。中国专利CN105498699A公开了一种氨基硅烷改性γ-Al₂O₃薄膜的制备方法，但制备过程较复杂、条件苛刻难控制。迄今为止，碱土金属改性SiO₂基材料应用于吸附Cr(VI)的研究还鲜有报道。