[发明专利]一种去除抗生素和重金属的介孔硅基双官能团吸附材料、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，尤其涉及一种去除抗生素和重金属的介孔硅基双官能团吸附材料及其制备方法。

背景技术

吸附法由于其自身的优点如能耗小，操作简便，无需添加复杂加药过程等易于推广应用，且特别适合用做深度处理工艺，用于去除水体中以常规处理工艺难去除的污染物，受到越来越多的关注，同时吸附材料是吸附法的核心。

自从1992年美国Mobil公司首先报道成功合成介孔材料以来，介孔材料以其大比表面积、可调孔径、稳定性高以及可以表面修饰的特点，在催化、吸附、传感和分离纯化等方面现实出巨大的应用价值。

由于Fe(III)与胺基分别与抗生素和重金属具有强烈的络合作用，近年来，国内对于抗生素和重金属废水的吸附剂的制备多集中于针对单一类的污染物，而对二者的同时去除考虑较少。

发明内容

针对上述所提到国内制备的吸附剂多集中于针对单一类的污染物，而对二者的同时去除考虑较少的问题，本发明提供了一种拥有双官能团，并能同时吸附水体中抗生素和重金属的介孔硅基吸附材料。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种去除抗生素和重金属的介孔硅基双官能团吸附材料，所述吸附材料含有官能团胺基和Fe(III)。

所述的介孔硅基双官能团吸附材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将介孔分子筛烘干后，与甲苯溶液在保护气氛下搅拌混合均匀；

(2)将硅烷偶联剂加入到甲苯与介孔分子筛的混合溶液中，在保护气氛下搅拌混合后过滤、清洗和烘干；

(3)烘干后的固体加入到含有Fe(III)的醇溶液中搅拌、过滤、清洗和烘干得到介孔硅基双官能团吸附材料。

该方法利用含有胺基的硅烷偶联剂，在介孔硅基材料的表面修饰胺基官能团，并在此基础上络合Fe(III)从而制备出含有双官能团的介孔硅基吸附剂，为含有抗生素和重金属的废水的治理提供了良好的选择。

所述步骤(1)中介孔分子筛为硅基分子筛。

所述硅基分子筛为SBA15和/或MCM41，例如SBA15分子筛、MCM4分子筛或SBA15和MCM41分子筛的组合物。

所述步骤(1)中烘干在烘箱中进行，烘干去除分子筛中多余的水分。

所述步骤(1)中烘干温度为烘干温度为110～130℃，例如110℃、113℃、115℃、117℃、120℃、123℃、127℃或130℃等，优选120℃。

所述步骤(1)中介孔分子筛与甲苯质量比为1:50～1:100，例如1:50、1:53、1:55、1:57、1:60、1:63、1:65、1:67、1:70、1:73、1:75、1:77、1:80、1:83、1:85、1:87、1:90、1:93、1:95、1:97或1:100等。

所述步骤(1)中保护气氛为氮气气氛、氩气气氛或氦气气氛中任意一种或至少两种的组合物，所述组合典型但非限制性的实例有：氮气和氩气气氛，氩气和氦气气氛或氮气，氩气和氦气混合气氛。

所述步骤(2)中硅烷偶联剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或γ-二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中任意一种或至少两种的组合物，所述组合典型但非限制性的实例有：γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的组合物，γ-氨丙基三乙氧基硅烷和N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的组合物，N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的组合物，N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的组合物，γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的组合物，γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷或N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷的组合物。

所述步骤(2)中硅烷偶联剂与介孔分子筛的质量比为1:5～1:15，例如1:5、1:5.5、1:6、1:6.5、1:7、1:7.5、1:8、1:8.5、1:9、1:9.5、1:10、1:10.5、1:11、1:11.5、1:12、1:12.5、1:13、1:13.5、1:14、1:14.5或1:15等。为了减小吸附材料的成本，在保证改性比例的前提下尽量降低硅烷偶联剂的用量。