[发明专利]一种胺化腐植酸-纳米二氧化硅复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种胺化腐植酸‑纳米SiO₂复合材料，其制备包括：(1)制备胺化腐植酸；(2)将胺化腐植酸和纳米SiO₂分散于乙醇水溶液中，升温至一定温度，滴加3‑氨丙基三乙氧基硅烷混合溶液，反应结束后经后处理得所述的胺化腐植酸‑纳米SiO₂复合材料。制备过程简单可行，所得胺化腐植酸‑纳米SiO₂复合材料能有效吸附柠檬黄，吸附‑解吸效果好，时间成本低。

技术领域

本发明属于复合材料的制备领域，具体涉及一种胺化腐植酸-纳米SiO₂复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

腐植酸(Humic Acid，简称HA)是天然有机物质，在水和土壤中普遍存在的、由低分子量的生物分子形成的胶态悬浮液的复杂混合物，是一种价格廉价、来源广泛、可大力开发利用的无定型生物大分子资源。腐植酸的结构单元内含有酚羟基、醇羟基、羧基、氨基等多种活性基团，使其拥有酸性、亲水性、离子交换性、络合能力以及较高的吸附能力，在油气田勘探、医学抗氧化、农业生长调节剂、水处理剂等方面均有良好的应用前景和开发潜能。

腐植酸虽然可作为吸附剂，但其属于刚性大分子结构，分子内的活性基团含量有限，需要经过活化处理，增加活性官能团的含量。同时，由于基团活性增强会使腐植酸的水溶性增强，也不利于吸附活动的进行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种胺化腐植酸-纳米SiO₂复合材料及其制备方法和应用，制备过程简单可行，所得胺化腐植酸-纳米SiO₂复合材料能有效吸附柠檬黄，吸附-解吸效果好，时间成本低。

本发明采用的技术方案如下：

一种胺化腐植酸-纳米SiO₂复合材料的制备方法，包括：

(1)将腐植酸分散于水中，加入碱调节pH至9～12，加入甲醛水溶液，升温至80～90℃进行第一阶段反应，加入配体，升温至90～100℃进行第二阶段反应，冷却后加入酸调节pH至4～5，升温至90～100℃进行第三阶段反应，经过滤、干燥得胺化腐植酸；

(2)将胺化腐植酸和纳米SiO₂分散于乙醇水溶液中，升温至一定温度，滴加3-氨丙基三乙氧基硅烷混合溶液，反应结束后经后处理得所述的胺化腐植酸-纳米SiO₂复合材料。

本发明通过对腐植酸进行胺化改性，增加了腐植酸的活性基团含量，提高腐植酸的化学反应活性，通过纳米SiO₂对胺化腐植酸进行包覆，防止基物的水化溶出，得到具有大的比表面积，吸附性能优异的复合材料。

步骤(1)中，所述的碱为质量分数为10～20％的氢氧化钠水溶液；所述的酸为硫酸。

所述的甲醛水溶液的质量分数为30～40％。

所述腐植酸、水和甲醛水溶液的投加比例为1g：20～40mL：4～7mL。

步骤(1)中，第一阶段反应的时间为0.5～1.5h；第二阶段反应的时间为2～4h；第三阶段反应的时间为4～6h。

步骤(1)中，所述的配体为3-氨基-5-羟基吡唑、二乙醇胺、4-氨基-1,2,4-三唑、4-氨基安替比林、5-氨基苯并咪唑酮、三乙烯四胺、乙二胺、2,6-二氨基吡啶或D-天冬酰胺，作为优选，所述的配体为二乙醇胺或三乙烯四胺，配体二乙醇胺和三乙烯四胺进行腐植酸胺化改性后合成的二乙醇胺胺化腐植酸-纳米SiO₂复合材料(HA-D-S)和三乙烯四胺胺化腐植酸-纳米SiO₂复合材料(HA-T-S)具有相对较高的含氮量。

所述配体和甲醛的投料摩尔比为1：1.2～1.3。