[发明专利]有机改性纳米氧化硅吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境纳米材料领域，尤其涉及一种有机改性纳米氧化硅吸附材料的制备方法。

背景技术

我国水资源短缺，水体污染日趋严重。2005年，全国废水排放总量达到524.5亿吨，其中工业废水排放243.1亿吨，生活污水281.4亿吨。污水的大量排放导致水体污染，特别是难降解有机物污染严重。近年颁布的《中国环境状况公报》表明，我国7大水系中满足地表水III类标准的断面仅占30％左右，而几乎丧失水体功能的劣V类水断面达到40％。同时，由于工业的发展和安全防范措施的滞后，近年来我国水污染事件频繁发生。如2005年，吉林石化分公司双苯厂爆炸造成松花江重大水环境污染事件，严重干扰了沿岸数百万居民的正常生产生活，影响了社会稳定。为了解决有机废水排放对水环境的污染问题，急需开发经济高效废水处理材料和处理技术。

吸附技术是目前处理水中难去除污染物的有效方法和热点技术。高效吸附材料是吸附技术的关键。纳米材料因其独特的纳米结构效应(表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等)，可以显著提高材料的比表面积和反应活性，因而对污染物具有很大的吸附容量和能力，可以用于环境污染治理，实现环境中污染物的去除，是极具潜力的污水处理吸附材料。如碳纳米管对重金属离子的吸附容量是普通活性炭的3-4倍，对有机污染物也表现出极高的吸附容量[1-2]。

纳米级SiO₂是一类白色、无毒、无定形纳米粉末材料，具有多孔性、质轻、化学稳定性好、耐高温、不燃烧、电绝缘性、耐磨性等多种优异性能，已被广泛应用于涂料、橡胶、塑料、粘合剂等传统领域，并已开始应用于现代医药、生物工程、光学等领域。但由于SiO₂表面存在的硅醇基和吸附水，使其呈亲水性，因而对水中有机污染物几乎没有吸附去除能力，也影响了产品的其它应用性能。因此有必要对其进行表面改性。SiO₂的表面改性一般是通过一定的工艺使有机改性剂与SiO₂表面的羟基发反应，消除或减少表面硅羟基的数量使SiO₂由亲水性为亲油性，以达到表面改性的目的。目前常用的改性剂有HF、氯硅烷类、醇类、有机高聚物、硅氧烷类有机物。如日本的Shin-Etsu chemiacal Co.Ltd利用流化床对超细SiO₂进行有机表面改性，实现了脱酸和有机改性的连续进行。Teofil Jesionowskil 1[3]利用湿法对SiO₂进行表面改性，发现偶联剂加入的数量和种类与改性SiO₂的粒度分布和团聚有关。Wacker公司在对气相SiO₂进行在线疏水处理时，加入了一种疏水性助剂，能够显著地降低气相SiO₂改性和处理过程中的能源消耗，并能够大大提高生产效率和产品的质量。利用表面活性剂改性膨润土等粘土材料，可以提高粘土材料的疏水性，并对有机污染物的吸附能力显著增强；制得的有机膨润土可广泛用于工业废水中有机污染物的处理和作为废物填埋的防渗添加材料等[4-5]。因此，本发明提出了一种利用阳离子表面活性剂对纳米SiO₂进行改性制备有机改性纳米SiO₂吸附材料的方法，获得了合适团聚尺寸的有机改性纳米SiO₂吸附材料，不仅对水中有机污染物的具有很强的吸附能力，而且提高了纳米SiO₂在水中的沉降性能，降低了纳米SiO₂在环境中迁移的风险。

[1]Li，Y.H.；Wang，S.；Wei，J.；Zhang，X.；Xu，C.；Luan，Z.；Wu，D.；Wei，B.Leadadsorption on carbon nanotubes.Chem.Phys.Lett.2002，357，263-266.

[2]Yang，K.；Zhu，L.；Xing，B.Adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons bycarbon nanomaterials.Environ.Sci.Technol.，2006，40，1855.