[发明专利]一种有序介孔二氧化硅吸附剂及其制备方法及在提取铼中的应用

说明书

本发明涉及一种有序介孔二氧化硅吸附剂及其制备方法及在提取铼中的应用。采用后嫁接法对介孔材料SBA‑15进行氨基化，利用戊二醛的双醛基与胺试剂和基体表面的伯胺发生反应，制备含schiff碱键的有序介孔二氧化硅吸附剂。选择环氧氯丙烷代替戊二醛，制备了含双仲胺基团的有序介孔二氧化硅吸附剂。本发明制备方法简便，反应条件温和，氨基化试剂使用量少，制备出的含schiff碱键的有序介孔二氧化硅吸附剂适用于高酸度条件下，且对铼的吸附能力强，对Re(VII)可实现有效分离，循环稳定性高，可实现至少四次的重复使用，具有实际应用性。

技术领域

本发明属于铼的有效吸附以及介孔二氧化硅吸附材料制备技术领域，具体涉及一种含schiff碱键的有序介孔二氧化硅吸附剂或含双仲胺基团的有序介孔二氧化硅吸附剂的制备，及在高效吸附Re(VII)中的应用。

背景技术

铼是一种在自然界的地壳中储量稀少的稀散元素之一，目前，全球已经探明的储量也仅有2500吨左右。铼具有优良的催化功能、高电子发射性能、耐高温性能及合金改良性能，作为一种重要的新兴金属材料，储量稀少和可持续化开采等问题一直是限制铼工业化应用的一个重要原因。辉钼矿和铜精矿为仅有的两种具有经济价值的提铼原料，铼可以在这两种矿产的冶炼过程中，作为副产物回收利用，铼的提取流程为：先从硫化铜或辉钼矿焙烧的烟尘中浸出，然后用溶剂萃取法或离子交换法提取，但这一方法需要使用大量的萃取剂，且生产周期长，不仅回收效率不高，还会造成严重的环境问题。因此，寻找一种高效、高产量、高纯度、经济环保的方法来回收铼一直是研究人员急需解决的问题。

目前，铼的提取方法包括：活性炭吸附法、萃取法、离子交换法、液膜法、氧化还原法、沉淀法和电渗析法等。吸附法作为提取铼的最优方法，具有低成本、高效率、对环境友好等优点。常用吸附剂的材料有碳材料、硅材料、树脂、生物质等。介孔二氧化硅材料具有比表面积大、孔径可调、吸附容量大、易通过螯合或络合作用进行改性等优点，是一种优良吸附剂，在废水净化、重金属及有毒离子吸附等方面都具有广阔的应用前景。用于吸附极性物质或金属离子时，孔壁上排列亲水的物质，即路易斯碱或路易斯酸，因此，将MCM-41、MCM-48、SBA-15等用胺基或胺丙基、二胺基、乙二胺、丙二酰胺、羧基、1-烯丙基、1-苯甲酰-3-正丙基硫脲、二硫代氨基甲酸酯、咪唑衍生物以及糖类进行改性可得到相应的吸附剂。

在一步法、后嫁接法、通过使用有机前驱体诱导形成周期性介孔，三种介孔二氧化硅改性制备吸附剂的方法中，后嫁接法是最常用的方法，也是目前效果最好的方法。后嫁接法指的是在介孔材料合成后，再通过有机试剂对材料进行功能化，这一过程主要通过(RO)₃SiR、ClSiR₃或HN(SiR₃)₃与二氧化硅表面自由的硅醇相互作用实现的。这一方法的最大优点是，可以保留改性前后材料的基本构造。

目前在制备氨基化介孔二氧化硅吸附剂的相关报道中，存在价格昂贵的APTES的使用量较大，材料比表面积下降严重、孔结构的有序性受到破坏甚至导致介孔消失等问题，故而迫切需要制备一种APTES用量少、孔结构有序性高的基体材料，通过后嫁接法进行改性，使其实现对Re(VII)的高效吸附。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种有序介孔二氧化硅吸附剂的制备方法，本发明的方法APTES(3-氨丙基三乙氧基硅烷)用量少，所制备的基体材料孔结构有序性高，并予以改性，可实现对Re(VII)的高效吸附分离，具有很高的实用价值。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种有序介孔二氧化硅吸附剂的制备方法，包括如下方法：

1)SBA-15基体的制备：将模板剂P123加入到去离子水和浓盐酸的混合溶液中，强烈搅拌至P123完全溶解后，缓慢滴加硅酸钠溶液，所得混合物40℃下搅拌反应6h；所得反应物转移至高压釜内，95℃下水热处理20h；过滤、洗涤、干燥后在550℃下焙烧4h，得SBA-15基体；