[发明专利]一种具有特异性吸附重金属功能的等级孔材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有特异性吸附重金属功能的等级孔材料及其制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将硅源和模板剂混合，搅拌，水解得到硅源水解液；(2)在硅源水解液中加入晶种，超声分散后进行晶化处理，得到晶化液；(3)晶化液经离心、洗涤和干燥，得到干燥晶化产物，干燥晶化产物经碱改性处理后，焙烧；(4)利用改性剂对焙烧后的材料的极性进行改性处理，得到所述具有特异性吸附重金属功能的等级孔材料。本发明制备条件温和，设备简单，绿色环保，不需要苛刻的反应条件，环境污染小，能耗低。本发明等级孔材料的重金属去除率高，对多种重金属具有吸附效果，尤其对特异性吸附重金属砷，去除率高达99.9％。

技术领域

本发明涉及重金属离子吸附材料领域，具体涉及一种具有特异性吸附重金属功能的等级孔材料及其制备方法。

背景技术

等级孔材料作为一种重要的无机材料，由于其具有独特规整的孔道及可调的结构特征，被催化领域的学者广泛的研究，将其应用于酸碱催化、吸附和离子交换领域，近年来又扩展到生物医药，光学电子和传感技术等新兴领域。根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义，多孔材料根据其孔径大小可分为3类:微孔(≤2nm)，介孔(2～50nm)和大孔(≥50nm)。在这3类孔材料中，微孔沸石，如ZSM-5，Y型沸石等，由于具有较高的水热稳定性和强酸性，使其成为现代石油和化学工业重要的催化剂，但是较小的孔径限制了它在大分子反应中的应用。介孔材料的孔径较大，但酸强度不够，水热稳定性较差，同样阻碍了其在工业生产中的应用。三维规则大孔材料具有孔径大(几十纳米到几百纳米)、分布均匀及排列周期性较强等特点，但是大孔材料由于孔径过大，已经不具有筛分小分子的能力。分子筛材料的这些应用特点，使得人们开始探索合成具有各类分子筛材料优点的复合多孔分子筛材料，也即等级孔材料，这类材料预期在吸附和催化方面具有广阔的应用前景。

随着现代工业的飞速发展，重金属离子对环境的污染己越来越严重，甚至直接威胁到人类的生存。为了保护和改善人类的生存环境，人们通过各种方法对重金属离子的处理进行广泛研究，主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换、借助微生物或植物的吸收、积累、富集等。而在环保检测领域，很多样品在检测前都需要进行前处理以去除对实验有影响的干扰，如水质无机阴离子测定离子色谱法(HJ84-2016)就指出样品中的重金属会影响色谱柱的使用寿命。

专利号CN 104941584 A中国专利《一种吸附水体中重金属离子SiO2/C复合材料及其应用》使用淀粉为碳源，并将二氧化硅负载其上的复合材料，工艺过程简单，仪器设备廉价，具有较好的可行性，对废水中的重金属离子具有良好的吸附效果；

专利号CN 105536740 A中国专利《一种用于染料和重金属离子吸附的有机—无机杂化氨基聚合物吸附剂的制备方法及应用》制备出的有机-无机杂化氨基聚合物吸附剂具有非常高的吸附容量以及吸附效率，但是制备过程中使用到有机溶剂乙腈，具有一定的毒害性；

专利号CN 103551129 A中国专利《一种具有宽pH使用范围的重金属离子吸附纤维的制备及应用》在较宽的pH使用范围内，对纤维吸附重金属离子无影响，使用方便，较适用于开阔水域重金属离子的吸附；

专利号CN 101480607 A中国专利《用于脱除重金属离子的杂化阳离子交换吸附剂及制备方法》在惰性气氛或空气中，进行环氧开环反应，产物用溶剂溶解后进行磺化反应得到杂化阳离子交换吸附剂，用于含有重金属离子废水吸附分离和净化处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种具有特异性吸附重金属功能的等级孔材料及其制备方法，其能够有效去除水中重金属离子，减少环境的重金属污染。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种具有特异性吸附重金属功能的等级孔材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硅源和模板剂混合，搅拌，水解得到硅源水解液；