[发明专利]一种胺基功能化介孔γ-Al2O3吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及负载型氧化铝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)吸附的胺基功能化介孔γ-Al₂O₃吸附剂的制备方法和应用。

背景技术

环境中的铬污染主要源自含铬矿石的开采、冶炼、铬盐的制造以及电镀、金属加工、制革、油漆、颜料和印染等工业部门排放的废水与烟尘。饮用被铬污染的水可致腹部不适、腹泻等中毒症状，甚至死亡。铬对人体的危害具体表现为以下几个方面：（1）对皮肤有刺激和过敏作用；（2）会引起鼻中隔膜穿孔、咽喉炎和肺炎等呼吸系统损害；（3）会对肠胃和肝脏造成不良影响；（4）长期接触会导致肺癌。此外，海洋水生生物对铬有较强的富集能力，铬浓度为5mg/L时会使鱼类中毒，而浓度达20mg/L时可使鱼类死亡；铬浓度达到或超过5mg/L时对作物有害，浓度为10mg/L时作物出现严重的萎黄病。铬在水环境中存在的价态主要是Cr(III)和Cr(VI)，其中Cr(VI)一般以Cr₂O₄^2-、Cr₂O₇^2-和CrO₄^2-三种阴离子形式存在。不同价态铬的毒性不同，以Cr(VI)的毒性最大，其毒性是Cr(III)毒性的100倍，可使血红蛋白转变成高铁蛋白，并干扰体内的氧化、还原和水解过程。鉴于Cr(VI)污染的严重危害，对其治理就显得非常必要。

和液液萃取、离子交换、反渗透、化学沉淀和膜分离等在内的废水处理方法相比，吸附法具有工艺简便、容易操作、选择性高和通用性强等优点，尤其是它能够有效净化低浓度的重金属离子废水。CN101890338A公开了一种纳米SiO₂吸附材料的制备方法和用途，首先将制备的纳米SiO₂在110℃下预处理4h，用甲苯溶解后超声脱气，加入胺丙基三乙氧基硅烷等功能化试剂后，再次超声脱气；然后在N₂保护条件下于75～80℃下搅拌反应7h以上，之后加入ClOC-C₆H₄CH₂P(C₆H₅)₃Br、1,2-二氯乙烷和无水吡啶，在80℃反应6h以上后制得可用于环境中痕量Cr₂O₇^2-分离/富集的纳米SiO₂吸附剂。但该方法存在着工序较多、工艺复杂、条件苛刻和甲苯等有机溶剂有毒的严重缺点。最近，CN103071449A公开了一种用于吸附Cr(VI)和CO₂的氨基功能化介孔氧化铝基双功能吸附剂的制备和使用方法，但其采用的铝源为有毒并且价格昂贵的异丙醇铝，所制备的氧化铝实际上是未经焙烧得到的氧化铝水合物，其耐酸碱的稳定性较差，因此该专利申请中没有提到其循环再生吸附性能。

综上，持续研制制备方法简便、条件温和、对剧毒污染物Cr(VI)具有优异吸附性能的低成本吸附剂具有重要的科学意义和良好的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种制备方法简便、条件温和的胺基功能化介孔氧化铝吸附剂的制备方法，所制备的胺基功能化介孔γ-Al₂O₃对水体中的剧毒污染物Cr(VI)具有良好的吸附性能。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的胺基功能化介孔γ-Al₂O₃吸附剂的制备方法，其步骤包括：

（1）室温下充分搅拌，将1～3g Pluronic三嵌段共聚物P123、F127中的一种或它们的混合物溶解在10～40ml乙醇中；

（2）室温下充分搅拌，向上述溶液中加入由0.68ml、65wt%的浓硝酸配成的40ml稀硝酸解胶工业拟薄水铝石固体得到的悬浮液，制得均匀的溶胶；

（3）所述溶胶依次经恒温溶剂诱导蒸发自组装、真空干燥和焙烧制得介孔γ-Al₂O₃粉体；

（4）将上述粉体加入到有机胺的乙醇溶液中，经等体积浸渍和真空干燥，制得胺基功能化介孔γ-Al₂O₃吸附剂。

所述有机胺的负载量可以为5～30wt%。