[发明专利]一种基于氨基功能化倍半硅氧烷重金属离子吸附剂的制备方法

说明书

本发明提供一种基于氨基功能化倍半硅氧烷重金属离子吸附剂的制备方法；该制备方法步骤如下：将笼型结构的八氯丙基倍半硅氧烷、三氨基乙基胺溶解于有机溶剂中，加入吸酸剂，混合均匀后，进行加热反应；反应结束后，经冷却至室温、过滤、洗涤得到固体；所述吸酸剂为三乙胺或碳酸氢钠；所得固体进行索式提取，然后经干燥即得。本发明以三乙胺或碳酸氢钠为吸酸剂，通过亲核取代反应制备了两种不同结构的杂化网络功能材料吸附剂；所制备的吸附剂具有良好的化学稳定性和热稳定性，大大提高了倍半硅氧烷基杂化材料对废水中重金属离子的吸附能力，在吸附领域具有巨大的潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于氨基功能化倍半硅氧烷重金属离子吸附剂的制备方法，属于环境保护及化工分离技术领域。

背景技术

随着世界经济的快速发展，机械制造业增长迅速，但由此引发的环境问题日益严重。其中水资源污染问题造成的危害逐渐加剧，在众多污染物中，突发重金属污染尤其严重。重金属本身具有的难降解性，难以仅靠水体自身的物理、化学或微生物净化作用降低其有害性，这些原因导致突发重金属污染事故发生后，水体中的重金属污染很难消失。例如，汞拥有极强的生物富集能力，可以通过食物链进入并停留在人体内，对人体神经系统造成不可逆转的伤害。银作为一种贵金属，在当代工业的许多领域中发挥着重要的作用；然而，银的自然资源十分有限，当前全球的银矿产资源己逐渐消耗殆尽；并且银离子具有毒性，可以在人体内积累从而造成危害。铜是人体所需的微量元素，当人体铜摄入量不足时可引起缺乏病，但摄入过量却又可能造成中毒，包括急性铜中毒、肝豆状核变性、儿童肝内胆汁淤积等病症。因此，人们不断开发先进的技术来补救过去的污染并防止这些金属离子的进一步排放，主要包括沉降过滤、离子交换、反渗透、膜分离、电化学还原等方法。然而，由于高昂的运营成本和工业化的可行性低，大多数方法并未得到广泛使用。相比之下，吸附技术具有成本低、设计简单、易于操作等优势，成为迄今为止最常见、最有前途的方法。

近年来，有机硅材料作为材料科学的重要领域，由于其优异的性能而备受关注，已广泛应用于催化、吸附、分离、储气等领域。在众多合成杂化材料的原料中，倍半硅氧烷由于特殊的分子级别的有机-无机杂化结构被认为是杂化材料的理想构筑单元。倍半硅氧烷组成为[RSiO_1.5]_n(R为有机基团，当n＝8时最为典型)，其以无机Si-O-Si结构为内核，外围连接改性的有机基团，为制备具有优异的热性能和机械性能的新型杂化材料提供了优良的平台，使其成为构建杂化聚合物的理想构筑单元；尤其是有机部分使其具有良好的溶解性的同时，还可以产生新的协同性能，这在实际应用中是非常重要的。在众多不同结构倍半硅氧烷化合物中，笼型结构的倍半硅氧烷(Cage Silsesquioxane，简称POSS)及其材料被广泛研究，其相关性能和潜在应用也被详细探索；由其构筑的有机无机杂化多孔材料具有较高的比表面积，对染料可以达到极高的吸附量；通过引入荧光基团，可以用于检测金属离子和硝基芳香化合物，并且灵敏性较高；将其接枝到织物上可以使织物具有超疏水性、化学稳定性和防污性能。

然而，基于笼型结构的倍半硅氧烷的网络功能材料的研究尚不充分，对重金属离子的吸附量不高；将笼型倍半硅氧烷进行亲水改性所得的网络功能材料有望表现出一些更为优越的性能，因而此项研究显得十分必要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于氨基功能化倍半硅氧烷重金属离子吸附剂的制备方法。本发明以三乙胺或碳酸氢钠为吸酸剂，通过亲核取代反应制备了两种不同结构的杂化网络功能材料吸附剂；所制备的杂化网络功能材料吸附剂具有良好的化学稳定性和热稳定性，大大提高了倍半硅氧烷基杂化材料对废水中重金属离子的吸附能力，在吸附领域具有巨大的潜在应用价值。

本发明的技术方案如下：

一种基于氨基功能化倍半硅氧烷重金属离子吸附剂的制备方法，包括步骤：

(1)将笼型结构的八氯丙基倍半硅氧烷、三氨基乙基胺溶解于有机溶剂中，加入吸酸剂，混合均匀后，进行加热反应；反应结束后，经冷却至室温、过滤、洗涤得到固体；所述吸酸剂为三乙胺或碳酸氢钠；