一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球
阅读：1022发布：2020-10-18
专利汇可以提供一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出了一种重金属铅离子 吸附 用改性 二 氧 化 硅 微球，由以下 质量 份数组成： 水 玻璃8‑10份、正 硅酸 乙酯12‑15份、 乙二胺四乙酸 二钠 钙 3‑6份、三 乙醇 胺4‑6份、 氨 水 3‑9份、 腐殖酸 5‑8份、 磁性 成核剂3‑7份、有机 膨润土 4‑10份、乙醇15‑25份、氨基丙基三甲氧基硅烷4‑7份、丝光沸石3‑8份、脂肪醇聚氧乙烯醚4‑7份，本发明以水玻璃和正硅酸乙酯为硅源包裹磁性成核剂制备 二氧化硅 微球，以吸附材料填充改性，制得的改性二氧化硅微球对铅离子吸附达172.5mg/g。，下面是一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球专利的具体信息内容。
1.一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球，其特征在于，所述重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃8-10份、正硅酸乙酯12-15份、乙二胺四乙酸二钠钙3-6份、三乙醇胺4-6份、氨水3-9份、腐殖酸5-8份、磁性成核剂3-7份、有机膨润土4-10份、乙醇15-25份、氨基丙基三甲氧基硅烷4-7份、丝光沸石3-8份、脂肪醇聚氧乙烯醚
4-7份。
2.一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球，其特征在于，所述重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃9-10份、正硅酸乙酯13-15份、乙二胺四乙酸二钠钙5-6份、三乙醇胺5-6份、氨水6-9份、腐殖酸6-8份、磁性成核剂4-7份、有机膨润土8-10份、乙醇20-25份、氨基丙基三甲氧基硅烷6-7份、丝光沸石5-8份、脂肪醇聚氧乙烯醚
5-7份。
3.根据权利要求1或2所述的重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球，其特征在于：所述磁性成核剂主要成分为氧化铁和氧化钴，其中铁、钴的物质的量比为1-3:1。
4.根据权利要求1或2所述的重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
1)按重量份称取原料，将有腐殖酸、机膨润土、丝光沸石粉碎共混，得混合物一；
2)将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散10-12min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，35-40℃恒温震荡36-48h，再用乙醇超声清洗3-5次即得包覆磁性核的二氧化硅微球；
3)将氨基丙基三甲氧基硅烷、步骤1)中制得的混合物一和步骤2)中制得的二氧化硅微球混合，加热至40-45℃，保温3-4h，然后加入乙二胺四乙酸二钠钙、三乙醇胺，40℃恒温震荡1h后，升温至85-90℃，干燥保温6-8h，即可。
5.根据权利要求4所述的重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：步骤1)中混合物一要求过600目筛剩余物量≤0.8％。
6.根据权利要求4所述的重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其特征在于：步骤2)中加热搅拌具体为温度55-60℃，搅拌速度60-80r/min。
一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球
技术领域
背景技术
[0002] 铅的毒性具有持久性和高度积累性。全世界有近一半的铅用于制造蓄电池。其余的用于汽油防爆剂、建筑材料、电缆和炸药等。但是仅有1/4的铅被回收再利用。绝大部分铅以废气、废渣、废水等形式排出，造成大面积铅污染。铅主要通过人体的呼吸系统、消化系统或者皮肤直接进入人体，并一直沉淀在体内，对人体几乎所有组织器官都能造成一定伤害。即使脱离了污染环境或经治疗使体内血铅水平明显下降，受损的器官和组织已不能修复，将伴随终身，因此研发重金属铅吸附剂具有重要意义。
发明内容
[0003] 针对上述存在的问题，本发明提出了一种以二氧化硅微球为载体填充吸附材料改性的重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球。
[0004] 为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
[0005] 一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃8-10份、正硅酸乙酯12-15份、乙二胺四乙酸二钠钙3-6份、三乙醇胺4-6份、氨水3-9份、腐殖酸5-8份、磁性成核剂3-7份、有机膨润土4-10份、乙醇15-25份、氨基丙基三甲氧基硅烷4-7份、丝光沸石3-8份、脂肪醇聚氧乙烯醚4-7份。
[0006] 优选的，重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃9-10份、正硅酸乙酯13-15份、乙二胺四乙酸二钠钙5-6份、三乙醇胺5-6份、氨水6-9份、腐殖酸
6-8份、磁性成核剂4-7份、有机膨润土8-10份、乙醇20-25份、氨基丙基三甲氧基硅烷6-7份、丝光沸石5-8份、脂肪醇聚氧乙烯醚5-7份。
6-8份、磁性成核剂4-7份、有机膨润土8-10份、乙醇20-25份、氨基丙基三甲氧基硅烷6-7份、丝光沸石5-8份、脂肪醇聚氧乙烯醚5-7份。
[0008] 优选的，重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0009] 1)按重量份称取原料，将有腐殖酸、有机膨润土、丝光沸石粉碎共混，得混合物一；
[0010] 2)将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散10-12min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，35-40℃恒温震荡36-48h，再用乙醇超声清洗3-5次即得包覆磁性核的二氧化硅微球；
[0011] 3)将氨基丙基三甲氧基硅烷、步骤1)中制得的混合物一和步骤2)中制得的二氧化硅微球混合，加热至40-45℃，保温3-4h，然后加入乙二胺四乙酸二钠钙、三乙醇胺，40℃恒温震荡1h后，升温至85-90℃，干燥保温6-8h，即可。
[0012] 优选的，步骤1)中混合物一要求过600目筛剩余物量≤0.8％。
[0013] 优选的，步骤2)中加热搅拌具体为温度55-60℃，搅拌速度60-80r/min。
[0014] 由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：脂肪醇聚氧乙烯醚为非离子型表面活性剂，具有优良的分散性和乳化性，促进了二氧化硅微球的改性，以多孔隙的二氧化硅微球为载体，填充以吸附材料进行改性交联，乙二胺四乙酸二钠钙、三乙醇胺为金属螯合剂，腐殖酸、有机膨润土、丝光沸石与重金属铅离子间发生有机络合和阳离子交换等反应，可有效减轻水体中的重金属铅的含量，本发明制得的改性二氧化硅微球对铅离子吸附达172.5mg/g，而且本发明改性二氧化硅微球包覆有磁性核，沉降分离性能好，便于回收处理。
具体实施方式
[0015] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0016] 实施例1：
[0017] 一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃8份、正硅酸乙酯13.5份、乙二胺四乙酸二钠钙4份、三乙醇胺4.3份、氨水4份、腐殖酸6份、磁性成核剂4.8份、有机膨润土6份、乙醇18份、氨基丙基三甲氧基硅烷4份、丝光沸石4份、脂肪醇聚氧乙烯醚4份。
[0018] 重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0019] 1)按重量份称取原料，将有腐殖酸、机膨润土、丝光沸石粉碎共混，得混合物一；
[0020] 2)将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散10min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热至58℃，以65r/min的速度搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，38℃恒温震荡38h，再用乙醇超声清洗3次即得包覆磁性核的二氧化硅微球；
[0021] 3)将氨基丙基三甲氧基硅烷、步骤1)中制得的混合物一和步骤2)中制得的二氧化硅微球混合，加热至44℃，保温3.3h，然后加入乙二胺四乙酸二钠钙、三乙醇胺，40℃恒温震荡1h后，升温至85℃，干燥保温6.5h，即可。
[0022] 其中磁性成核剂中铁、钴的物质的量比为1:1。
[0023] 实施例2：
[0024] 一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃9份、正硅酸乙酯14份、乙二胺四乙酸二钠钙3份、三乙醇胺5.8份、氨水8份、腐殖酸8份、磁性成核剂5份、有机膨润土7份、乙醇15份、氨基丙基三甲氧基硅烷6份、丝光沸石3份、脂肪醇聚氧乙烯醚6份。
[0025] 重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0026] 1)按重量份称取原料，将有腐殖酸、机膨润土、丝光沸石粉碎共混，得混合物一；
[0027] 2)将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散11min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热至58℃，以70r/min的速度搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，35℃恒温震荡42h，再用乙醇超声清洗4次即得包覆磁性核的二氧化硅微球；
[0028] 3)将氨基丙基三甲氧基硅烷、步骤1)中制得的混合物一和步骤2)中制得的二氧化硅微球混合，加热至43℃，保温3.8h，然后加入乙二胺四乙酸二钠钙、三乙醇胺，40℃恒温震荡1h后，升温至88℃，干燥保温7.3h，即可。
[0029] 其中磁性成核剂中铁、钴的物质的量比为1.5:1。
[0030] 实施例3：
[0031] 一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃8.5份、正硅酸乙酯15份、乙二胺四乙酸二钠钙5份、三乙醇胺5份、氨水6份、腐殖酸7份、磁性成核剂7份、有机膨润土10份、乙醇20份、氨基丙基三甲氧基硅烷7份、丝光沸石5份、脂肪醇聚氧乙烯醚7份。
[0032] 重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0033] 1)按重量份称取原料，将有腐殖酸、机膨润土、丝光沸石粉碎共混，得混合物一；
[0034] 2)将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散12min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热至55℃，以75r/min的速度搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，36℃恒温震荡45h，再用乙醇超声清洗4次即得包覆磁性核的二氧化硅微球；
[0035] 3)将氨基丙基三甲氧基硅烷、步骤1)中制得的混合物一和步骤2)中制得的二氧化硅微球混合，加热至45℃，保温3.6h，然后加入乙二胺四乙酸二钠钙、三乙醇胺，40℃恒温震荡1h后，升温至89℃，干燥保温7h，即可。
[0036] 其中磁性成核剂中铁、钴的物质的量比为2:1。
[0037] 实施例4：
[0038] 一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃8.2份、正硅酸乙酯13份、乙二胺四乙酸二钠钙4份、三乙醇胺4.6份、氨水3份、腐殖酸5.5份、磁性成核剂6份、有机膨润土8份、乙醇23份、氨基丙基三甲氧基硅烷5份、丝光沸石8份、脂肪醇聚氧乙烯醚5份。
[0039] 重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0040] 1)按重量份称取原料，将有腐殖酸、机膨润土、丝光沸石粉碎共混，得混合物一；
[0041] 2)将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散11min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热至56℃，以80r/min的速度搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，37℃恒温震荡48h，再用乙醇超声清洗3次即得包覆磁性核的二氧化硅微球；
[0042] 3)将氨基丙基三甲氧基硅烷、步骤1)中制得的混合物一和步骤2)中制得的二氧化硅微球混合，加热至40℃，保温3.5h，然后加入乙二胺四乙酸二钠钙、三乙醇胺，40℃恒温震荡1h后，升温至87℃，干燥保温7.8h，即可。
[0043] 其中磁性成核剂中铁、钴的物质的量比为3:1。
[0044] 实施例5：
[0045] 一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃9.8份、正硅酸乙酯12.5份、乙二胺四乙酸二钠6份、三乙醇胺6份、氨水5份、腐殖酸5份、磁性成核剂3份、有机膨润土5份、乙醇25份、氨基丙基三甲氧基硅烷4份、丝光沸6份、脂肪醇聚氧乙烯
4.5份。
4.5份。
[0046] 重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0047] 1)按重量份称取原料，将有腐殖酸、机膨润土、丝光沸石粉碎共混，得混合物一；
[0048] 2)将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散11min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热至55℃，以65r/min的速度搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，39℃恒温震荡40h，再用乙醇超声清洗5次即得包覆磁性核的二氧化硅微球；
[0049] 3)将氨基丙基三甲氧基硅烷、步骤1)中制得的混合物一和步骤2)中制得的二氧化硅微球混合，加热至42℃，保温3h，然后加入乙二胺四乙酸二钠钙、三乙醇胺，40℃恒温震荡1h后，升温至85℃，干燥保温6h，即可。
[0050] 其中磁性成核剂中铁、钴的物质的量比为2.5:1。
[0051] 实施例6：
[0052] 一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃10份、正硅酸乙酯12份、乙二胺四乙酸二钠钙5份、三乙醇胺4份、氨水9份、腐殖酸6.8份、磁性成核剂4份、有机膨润土4份、乙醇22份、氨基丙基三甲氧基硅烷5.5份、丝光沸石5份、脂肪醇聚氧乙烯醚6.3份。
[0053] 重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0054] 1)按重量份称取原料，将有腐殖酸、机膨润土、丝光沸石粉碎共混，得混合物一；
[0055] 2)将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散10min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热至60℃，以60r/min的速度搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，40℃恒温震荡36h，再用乙醇超声清洗5次即得包覆磁性核的二氧化硅微球；
[0056] 3)将氨基丙基三甲氧基硅烷、步骤1)中制得的混合物一和步骤2)中制得的二氧化硅微球混合，加热至43℃，保温3.2h，然后加入乙二胺四乙酸二钠钙、三乙醇胺，40℃恒温震荡1h后，升温至86℃，干燥保温6.2h，即可。
[0057] 其中磁性成核剂中铁、钴的物质的量比为1.8:1。
[0058] 实施例7：
[0059] 一种重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球由以下质量份数组成：水玻璃9.5份、正硅酸乙酯14.5份、乙二胺四乙酸二钠钙6份、三乙醇胺5.5份、氨水7份、腐殖酸7.3份、磁性成核剂5.5份、有机膨润土8份、乙醇16份、氨基丙基三甲氧基硅烷6.8份、丝光沸石4份、脂肪醇聚氧乙烯醚5.8份。
[0060] 重金属铅离子吸附用改性二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0061] 1)按重量份称取原料，将有腐殖酸、机膨润土、丝光沸石粉碎共混，得混合物一；
[0062] 2)将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散12min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热至59℃，以75r/min的速度搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，36℃恒温震荡46h，再用乙醇超声清洗4次即得包覆磁性核的二氧化硅微球；
[0063] 3)将氨基丙基三甲氧基硅烷、步骤1)中制得的混合物一和步骤2)中制得的二氧化硅微球混合，加热至45℃，保温4h，然后加入乙二胺四乙酸二钠钙、三乙醇胺，40℃恒温震荡1h后，升温至90℃，干燥保温8h，即可。
[0064] 其中磁性成核剂中铁、钴的物质的量比为2.6:1。
[0065] 以下为相同条件下制备常规二氧化硅微球作为对照组：
[0066] 实施例8：
[0067] 水玻璃9份、正硅酸乙酯15份、氨水7份、磁性成核剂5份、乙醇16份、脂肪醇聚氧乙烯醚6份。
[0068] 二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0069] 将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散10min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热至60℃，以70r/min的速度搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，35℃恒温震荡44h，再用乙醇超声清洗4次即得包覆磁性核的二氧化硅微球。
[0070] 其中磁性成核剂中铁、钴的物质的量比为2:1。
[0071] 实施例9：
[0072] 水玻璃9.5份、正硅酸乙酯14.5份、氨水7份、磁性成核剂5.5份、乙醇16份、脂肪醇聚氧乙烯醚5.8份。
[0073] 二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0074] 将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散12min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热至59℃，以75r/min的速度搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，36℃恒温震荡46h，再用乙醇超声清洗3次即得包覆磁性核的二氧化硅微球。
[0075] 其中磁性成核剂中铁、钴的物质的量比为2.6:1。
[0076] 实施例10：
[0077] 水玻璃10份、正硅酸乙酯12份、氨水6份、磁性成核剂4份、乙醇15份、脂肪醇聚氧乙烯醚4份。
[0078] 二氧化硅微球的制备方法，其制备步骤如下：
[0079] 将脂肪醇聚氧乙烯醚、乙醇混合，超声分散10min后加入磁性成核剂、水玻璃和正硅酸乙酯，加热至55℃，以80r/min的速度搅拌15min，冷却至室温，加入氨水，38℃恒温震荡38h，再用乙醇超声清洗5次即得包覆磁性核的二氧化硅微球。
[0080] 其中磁性成核剂中铁、钴的物质的量比为3:1。
[0081] 称取1g本发明实施例1-7的产品，加入到体积100ml，浓度为0.01mol/L的铅离子溶液中，常温吸附1h，为实验组；称取1g本发明实施例8-10的产品，加入到体积100ml，浓度为0.01mol/L的铅离子溶液中，常温吸附1h，为对照组，数据如下：
[0082]
[0083] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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