气凝胶在吸附与封存重金属上的应用 |
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| 申请号 | CN201611092126.1 | 申请日 | 2016-12-01 | 公开(公告)号 | CN106746692A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 湖北硅金凝节能减排科技有限公司; | 发明人 | 王天赋; 彭战军; 蔡宏强; | ||||
| 摘要 | 气凝胶在 吸附 与 封存 重金属上的应用，包括如下步骤：S1、将 硅 源与去离子 水 混合获得硅溶胶；再将含重 金属离子 的溶液加入硅溶胶内，搅拌均匀后，加入 碱 性催化剂、干燥控制化学添加剂后搅拌，静置获得湿凝胶；S2、将步骤S1获得的湿凝胶切 块 ，加入反应釜内，常温下加入极性 溶剂 ，置入搅拌器内搅拌，溶剂交换，将交换后的溶液回收，循环使用；S3、加入表面改性剂至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内进行表面改性；S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶干燥，然后置于密闭容器内， 烧结 ，以封闭重金属离子。其优点是：采用烧结的方法，高温加热凝胶，通过孔的坍塌使其烧结为 二 氧 化硅 玻璃，封闭凝胶的多孔结构，从而可使重金属封闭在玻璃内。 | ||||||
| 权利要求 | 1.气凝胶在吸附与封存重金属上的应用，其特征在于：包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 气凝胶在吸附与封存重金属上的应用技术领域[0001] 本发明属于重金属技术领域，具体地说是气凝胶在吸附与封存重金属上的应用。 背景技术[0002] 现代人工作和生活在压力巨大的环境里，精神压力，肢体疲劳，膳食结构不合理，环境污染，生活没有规律，加上吸烟、酗酒和滥用药物等因素，使得身体经常处于亚健康状态，患病几率越来越高，患恶性疾病人数也节节攀升；而重金属，例如金、银、铜、铅等存在于人们日常生活中，随处可见；例如在自来水、工业废水中等等，在人们使用过程中，这些重金属在水中不能被分解，人饮用后毒性放大，与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物，因此，如何有效封存水中重金属是目前亟待解决的问题。 发明内容[0004] 气凝胶在吸附与封存重金属上的应用，包括如下步骤： [0007] S3、加入表面改性剂至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内，进行表面改性； [0009] 一种凝胶在吸附与封存重金属上的应用，其优点是：凝胶主要成分为二氧化硅，本发明采用烧结的方法，高温加热凝胶，通过孔的坍塌使其烧结为二氧化硅玻璃，封闭凝胶的多孔结构，从而可使重金属封闭在玻璃内；二氧化硅玻璃由于其不含硼相较于普通的玻璃呈现出更好的力学特性、低热膨胀和良好的抗热冲击性能，可成为重金属离子很有希望的候选材料。 具体实施方式[0010] 气凝胶在吸附与封存重金属上的应用，包括如下步骤： [0011] S1、首先将硅源与去离子水混合获得硅溶胶；再将含重金属离子的溶液加入硅溶胶内，搅拌均匀后，加入碱性催化剂、干燥控制化学添加剂后搅拌，静置获得湿凝胶； [0012] 优选地，步骤S1中，硅源是模数为3～5的水玻璃，且硅源与去离子水的质量比为1:1～1:4； [0014] 优选地，步骤S1中，碱性催化剂与气凝胶的质量比为0.1～2；干燥控制化学添加剂与气凝胶的质量比为0.01～0.1； [0015] 优选地，步骤S1中，获得的硅溶胶PH为3～4，且加入硅溶胶内含重金属离子溶液的PH值为3～4； [0016] 优选地，步骤S1中，搅拌时间均为1～3min； [0017] 优选地，步骤S1中，静置获得湿凝胶时间为10～60min。 [0018] S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块，加入反应釜内，常温下加入极性溶剂，置入搅拌器内搅拌，升温至50～70℃时保持温度恒定，溶剂交换，将交换后的溶液回收，循环使用； [0019] 优选地，步骤S2中，搅拌时间为10～20min； [0020] 优选地，步骤S2中，极性溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇中的一种。 [0021] 优选地，步骤S2中，溶剂交换时间为8～12h； [0022] S3、加入表面改性剂至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内，进行表面改性； [0023] 优选地，步骤S3中，表面改性剂与湿凝胶的质量比为0.1～0.2，改性时间为10～13h； [0024] 优选地，步骤S3中，表面改性剂为三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基硅氧烷，3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；且表面改性剂与气凝胶的质量比为0.1～0.2。 [0025] S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶干燥，然后置于密闭容器内，烧结，使得凝胶烧结为二氧化碳玻璃，封闭凝胶的多孔结构，从而使得重金属封闭于玻璃内。 [0026] 优选地，步骤S4中，干燥温度为80～120℃，时间为11～14h； [0027] 优选地，步骤S4中，烧结温度为1000～2000℃，烧结时间为500～600min。 [0028] 以下就实施例对本发明作进一步说明： [0029] 实施例一 [0030] S1、首先取1重量份模数为3的水玻璃与1重量份去离子水混合均匀，以获得PH为4的硅溶胶；再将PH为4的含重金属离子溶液加入获得的硅溶胶内，搅拌3min使其均匀后，加入0.05重量份氢氧化钠、0.1重量份干燥控制化学添加剂后搅拌2min，静置30min后获得湿凝胶； [0031] S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块，加入反应釜内，常温下加入甲醇，置入搅拌器内搅拌20min后，加热升温60℃时保持恒温，溶剂交换9h后，将交换后的溶液回收，循环使用； [0032] S3、加入0.5重量份三甲基氯硅烷至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内，改性12h； [0033] S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶在鼓风烘箱内干燥，干燥温度为100℃，时间为11h，然后置于密闭容器内，在2000℃条件下烧结600min，使得凝胶烧结为二氧化碳玻璃，封闭凝胶的多孔结构，从而使得重金属封闭于玻璃内。 [0034] 实施例二 [0035] S1、首先取1重量份模数为3的水玻璃与2重量份去离子水混合均匀，以获得PH为3的硅溶胶；再将PH为3的含重金属离子溶液加入获得的硅溶胶内，搅拌2min使其均匀后，加入0.05重量份氨水、0.1重量份干燥控制化学添加剂后搅拌3min，静置45min后获得湿凝胶； [0036] S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块，加入反应釜内，常温下加入乙二醇，置入搅拌器内搅拌10min后，加热升温50℃时保持恒温，溶剂交换12h后，将交换后的溶液回收，循环使用； [0037] S3、加入0.5重量份六甲基二硅氮烷至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内，改性10h； [0038] S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶在鼓风烘箱内干燥，干燥温度为80℃，时间为14h，然后置于密闭容器内，在1000℃条件下烧结500min，使得凝胶烧结为二氧化碳玻璃，封闭凝胶的多孔结构，从而使得重金属封闭于玻璃内。 [0039] 实施例三 [0040] S1、首先取1重量份模数为3的水玻璃与4重量份去离子水混合均匀，以获得PH为4的硅溶胶；再将PH为4的含重金属离子溶液加入获得的硅溶胶内，搅拌1min使其均匀后，加入0.05重量份氢氧化钾、0.1重量份干燥控制化学添加剂后搅拌2min，静置60min后获得湿凝胶； [0041] S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块，加入反应釜内，常温下加入异丙醇，置入搅拌器内搅拌15min后，加热升温70℃时保持恒温，溶剂交换12h后，将交换后的溶液回收，循环使用； [0042] S3、加入0.5重量份六甲基硅氧烷至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内，改性13h； [0043] S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶在鼓风烘箱内干燥，干燥温度为120℃，时间为12h，然后置于密闭容器内，在1500℃条件下烧结550min，使得凝胶烧结为二氧化碳玻璃，封闭凝胶的多孔结构，从而使得重金属封闭于玻璃内。 |
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