[发明专利]多孔二氧化硅改性硅砂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性硅砂及其制备方法，具体涉及一种将多孔SiO₂包覆在硅砂表面对其进行改性的方法以及所得的改性硅砂。

背景技术

硅砂是制作玻璃的主要原料，其主要成分是二氧化硅。纯度高、耐酸溶的硅砂（又称石英砂）还可以用作水处理的滤床材料。文献报道，硅砂可以吸附废水中的金属离子及有机污染物。如湖南大学土木系给水排水专业组将石英硅砂作为多层滤料滤池的中间层，将废水通过滤池后得到净化。M.A.Awan等（M.A.Awan, I.A.Qazi, I.Khalid, Removal of heavy metals through adsorption using sand,Jounal of Environment Science,2003,15,413-416.）使用普通硅砂作为吸附剂，将Pd,Cr,Cu,Zn从各自的水溶液中吸附出来，但吸附量较小，分别为0.169、0.148、0.144、0.131mg/g；Y.C.Sharma等（Y.C.Sharma,G.Renman,J.P.Gustafsson, Removal of chromium by riverbed sand from water and wastewater:Effect of important parameters,Journal of Hazardous Materials,2009,169,948-952.）利用硅砂吸附废水中的Cr(IV)离子。

硅砂的表面积大小对于离子及有机物的吸附有重要的影响。研究表明，通常硅砂的表面积都比较小。为增加硅砂表面积，常用的方法是对其表面进行包覆改性，如Priyabrata Pal等（Priyabrata Pal, Fawzi Banat, Comparison of heavy metal ions removal from industrial lean amine solvent using ion exchange resins and sand coated with chitosan, Journal of Natural Gas Science and Engineering,2014,18,227-236.）将壳聚糖包覆在硅砂表面，将其用于工业胺的水溶液中作为去除重金属离子的吸附剂，对溶液中的Cr、Fe、Pd有较好的吸附效果；高乃云等（高乃云，徐迪民，范瑾初，严煦世，氧化铁涂层砂改性滤料除氟性能研究，中国给水排水，2000,16,1-4.）利用氧化铁涂层对硅砂进行改性，改性后的硅砂比表面积较原硅砂增加了12.35倍，且除氟率达到了90%；吕建波等（吕建波，孙力平，赵新华，李玉友，李银磊，张磊，新型铁改性砂滤料吸附过滤去除水中的磷，天津大学学报，2010,43,1115-1122.）同样使用铁对硅砂表面进行了改性，并对溶液中的PO₄^3-进行了吸附，吸附量达到了0.2668mg/g，吸附量大大提高。他们还利用氯化铝、氯化铁、铁氧化物材料和含碳材料SJ对石英砂滤料进行改性，用于去除城市污水厂二级处理水中污染物（吕建波，孙力平，赵新华，贾仁勇，齐兆涛，衣雪松，改性石英砂过滤技术用于污水再生回用的研究，中国给水排水，2008,24,17-20.），结果表明，滤料的截污性能得到提高，经过二级处理出水的过滤实验发现，石英砂、铁铝砂、铁砂和SJ型砂对浊度的去除率均在60%以上，对COD、水中芳香族化合物和具有共轭双键的有机化合物以及PO₄^3--P的去除率均有所提高，过滤出水中的PO₄^3--P<1mg/L，其中铁砂和SJ型砂对COD、UV₂₅₄和PO₄^3—-P的去除率分别提高了26%、79%和40%以上，且改性后的滤料再生后可以重复使用，具有良好的应用前景。

以上是为了提高硅砂表面积、改善硅砂一次性吸附、分离效果而在硅砂表面包覆其它物质颗粒的现有技术，这些对硅砂的改性虽然起到了良好的效果，但同时改变了硅砂的组成，对硅砂的后续重复利用、再生及回收利用（如再用于玻璃的制备等）造成了负面影响。

发明内容

针对以上不足，本发明提供了一种多孔二氧化硅改性硅砂，该改性硅砂不仅大大提高了比表面积，而且没有改变硅砂的组成，因此，对硅砂的再生、再利用及回收用于玻璃制备等无影响。

本发明还提供了上述多孔二氧化硅改性硅砂的制备方法，即硅砂的改性方法，该方法简单易行，重复性强，能够快捷的实现硅砂的改性。