[发明专利]一种可塑性碱性SiO2

说明书

本发明公开了一种可塑性碱性SiO₂复合凝胶、块体材料的制备方法及所得产品和应用，复合凝胶的制备过程是：将乙醇、水和丁胺搅拌混合均匀，然后加入正硅酸乙酯，继续搅拌，至混合液从无色透明溶液变为乳白色溶胶时停止搅拌；停止搅拌后，静置、老化、干燥，即得。本发明复合凝胶制备过程简单，无废液排放，无需过滤、煅烧，能耗低。所得复合凝胶在水溶液中呈较强碱性，可作为吸附剂直接高效除去水中阳离子或阴离子染料。且复合凝胶可塑性好，可以采用简单的方法压制成具有一定强度和一定几何形状的块体材料，用于水处理时使用方便，容易回收再用。

技术领域

本发明涉及一种可塑性好的、水中呈碱性的SiO₂-胺复合凝胶碎块、粉末或具备一定几何形状的块体材料的制备方法及所得产品，还涉及该SiO₂-胺复合凝胶碎块、粉末或块体材料处理含阳离子或阴离子染料废水的应用，属于多孔材料技术领域。

背景技术

多孔二氧化硅材料质轻、比表面积大，广泛应用于吸附和催化等领域。多孔SiO₂材料的制备工业上以气相及液相沉淀法为主，实验研究中主要以溶胶-凝胶法、微乳液法为代表的液相法为主。在液相法中，常需要过滤或离心分离、过临界干燥、高温煅烧等过程，因此，制备过程复杂，耗时耗能。此外，液固分离后存在废液排放、污染环境、浪费资源等问题。这是液相法目前最棘手的问题。

现今方法制备的多孔SiO₂材料大多数是粉末形式，作为吸附剂使用时，工业上需采用固定床过滤装置盛装粉体或颗粒状吸附剂，存在使用、回收困难及难以再生使用等问题。作为催化剂载体时，工业上也必须将多孔SiO₂粉体材料制成大颗粒或块体材料。虽然采用过临界干燥、凝胶注模成型、相分离等工艺可获得块体材料，但过程复杂、控制要求严、设备要求高，最主要是生产效率低下。压制、滚制、挤出成型工艺是陶瓷行业常用的将粉体制成一定几何形状块体的技术，该技术设备常用、技术成熟、成本低、效率高，但其所用的粉体必须是可塑性好的粉体，例如粘土等塑性料，像SiO₂、Al₂O₃这样的瘠性料，必须添加粘结剂才能成型为块体材料。

发明内容

针对现今液相制备SiO₂凝胶容易产生废水、煅烧所得产物不具有可塑性等不足，提供了一种可塑性碱性SiO₂复合凝胶的制备方法，该方法严格控制工艺过程，反应后所有原料全部形成湿凝胶、干燥即得，无须过滤、煅烧步骤，无废液排放，环保节能。

本发明还提供了一种可塑性碱性SiO₂复合凝胶块体材料的制备方法及所得产品，该方法将可塑性碱性SiO₂复合凝胶粉末采用简便、快捷的方法制成块体材料，该块体材料具有一定的强度和几何形状，方法简便、设备常用、技术成熟、成本低、效率高、重复性好、块体材料成功率高。

本发明还提供了上述可塑性碱性SiO₂复合凝胶及块体材料作为吸附剂处理阳离子和阴离子染料的应用，本发明材料加入水中呈较强碱性，无须采用氢氧化钠或氨水调整pH，重复使用时还可进入最佳吸附条件，对染料尤其是阳离子染料吸附效果好，简化了过程，节约了原料用量。

本发明具体技术方案如下：

一种可塑性碱性SiO₂复合凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将乙醇、水和丁胺搅拌混合均匀，然后向该混合液中加入正硅酸乙酯，继续搅拌，至混合液从无色透明溶液变为乳白色溶胶时停止搅拌；

（2）停止搅拌后，将该乳白色溶胶静置，直至溶胶全部固化为不流动的凝胶；

（3）将凝胶进行老化处理，不进行过滤直接干燥，直接获得可塑性碱性SiO₂复合凝胶，该复合凝胶具有多孔结构。