专利名称：一种净化含铅废水的方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，涉及一种净化含铅废水的方法，特别涉及一种利用氨基修饰介孔分子筛SBA-15净化含铅废水的方法。
背景技术：
我国重金属污染也十分严重，有资料表明，我国重金属污染的农业土地面积约2500万平方米，每年被重金属污染的粮食多达1200万吨，因重金属污染而导致粮食减产高达1000多万吨，合计经济损失至少200亿元；我国重金属污染的主要来源是工业“三废”排放、采矿和冶炼、家庭燃煤、汽车尾气排放、生活垃圾渗出等；重金属，特别是铅，是重要的环境污染物，威胁着人类的健康和自然生态系统，从环境中去除这些物质是一个废物处理和清理的重点。目前，水中重金属离子的去除技术主要有:化学沉淀、离子交换、反渗透、纳滤膜、吸附等，在这些技术中，吸附因其操作简单、成本低而受到喜欢，吸附剂的种类主要有活性炭、活性氧化铝、硅藻土、微生物、树脂、壳聚糖和介孔分子筛等；介孔分子筛具有高度有序排列的孔道结构、孔径均匀且尺寸可调(2飞O nm)，而且高比表面积(如MCM-41的比表面积70012001113%-1)'大孔体积(MCM-41孔体积可达lcm'g—1)及吸附容量、热稳定性好，孔道表面具有易于修饰的硅羟基等特点，因此介孔分子筛在环保领域中吸附重金属离子、有机污染物、放射性核素等方面具有较大的应用价值。近年来，化学基团修饰的有机高分子材料已被大量用于吸附重金属离子，但都存在机械稳定性差，热稳定差等特点，因此我们需要找到一种新的材料作为载体；介孔分子筛SBA-15表面具有大量的羟基且易 与有机硅烷发生反应，实现介孔分子筛的有机官能团修饰，修饰的有机官能团通过螯合作用与某些金属元素进行有效的选择性吸附。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用氨基修饰介孔分子筛SBA-15净化含铅废水的方法。具体步骤为:
(I)氨基修饰介孔分子筛SBA-15的制备:
a.将2.1克在105°C下干燥12小时的介孔分子筛SBA-15加入到装有80毫升甲苯的250毫升圆底烧瓶中，再加入2毫升二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷(NH2-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH - (CH2)3-Si (OCH3)3),混合均勻，蒸馏回流10小时，然后真空抽滤，并用无水乙醇冲洗2^3次，所得粉末在100°C干燥12小时，制得中间产物。b.将步骤(I)第a步所制得的中间产物放入索氏提取器中，以120毫升二氯甲烷/乙醚混合液为萃取剂在80°C连续萃取8小时，所得产物在100°C下干燥12小时，即制得氨基修饰介孔分子筛SBA-15，即为NNN-SBA-15 ;所述二氯甲烷/乙醚混合液中二氯甲烷和乙醚的体积比为1:1。
(2)净化含铅废水:
取100毫升含铅废水置于150毫升三角瓶中，再向三角瓶中加入100毫克步骤(I)第b步制得的氨基修饰介孔分子筛SBA-15 (NNN-SBA-15)，然后将三角瓶放入水浴恒温振荡器中，于25°C、150转/分钟的条件下振荡4小时以上，取悬浊液用过滤孔径为0.45微米的针筒过滤器进行过滤，所得滤液即为净化后的含铅废水。所述介孔分子筛SBA-15为市售。所述甲苯、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、二氯甲烷和乙醚均为分析纯。本发明具有如下优点:
(I)氨基修饰后的介孔分子筛SBA-15对铅离子的吸附能在较短时间内达到吸附平衡。(2)氨基修饰介孔分子筛SBA-15对铅离子吸附量达141mg L_\氨基修饰的SBA-15对铅离子的吸附能力优于未修饰的介孔分子筛对铅离子的吸附能力。
图1为实施例中所用介孔分子筛SBA-15和所制得氨基修饰介孔分子筛SBA-15的小角度XRD衍射图。其中(a)为介孔分子筛SBA-15的小角度XRD衍射图，(b)为氨基修饰介孔分子筛SBA-15 (NNN-SBA-15)的小角度XRD衍射图，NNN-SBA-15衍射图中各峰的强度均低于SBA-15的峰强度，表明修饰后，氨基已覆盖于SBA-15孔道内壁，对其孔道有一定破坏，但仍然保留原有结构，同时也表明了氨基已成功嫁接到SBA-15表面。图2为实施例中所用介孔分子筛SBA-15和所制得氨基修饰介孔分子筛SBA-15的红外光谱图。其中:(a)为介孔分子筛SBA-15的红外光谱图，(b)为氨基修饰介孔分子筛SBA-15 (NNN-SBA-15)的红外光谱图，两个样品都在802，1050cm_1处附近有一个吸收峰，这是由于样品中的S1-O-Si键振动引起的；同时两样品也在1629，3440CHT1处附近展示了一个强烈的吸收峰，这归因于样品中的-OH键振动和物质本身可能吸附了水；与38八-15相比，NNN-SBA-15在991CHT1处吸收峰消失，表明在修饰过程中SBA-15表面的大量S1-OH基与二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷发生了化学反应，导致表面硅羟基大量减少；NNN-SBA-15在1519，2870CHT1处出现了两个新的吸收峰，其中2879CHT1处吸收峰是由于-CH3振动引起的，而1519CHT1处吸收峰则是-NH2振动的结果，同时这也说明氨基已成功嫁接到SBA-15表面。图3为实施例所制得氨基修饰介孔分子筛SBA-15 (NNN-SBA-15)的扫描电镜图。图4为实施例中所用介孔分子筛SBA-15和所制得氨基修饰介孔分子筛SBA-15的孔径分布图。其中:(a)为介孔分子筛SBA-15的孔径分布图，(b)为氨基修饰介孔分子筛SBA-15 (NNN-SBA-15)的孔径分布图，氨基修饰介孔分子筛SBA-15 (NNN-SBA-15)的孔径变小，这是由于氨基嫁接在其孔道内的缘故。
具体实施例方式实施例:
(I)氨基修饰介孔分子筛SBA-15的制备:a.将2.1克在105°C下干燥12小时的介孔分子筛SBA-15加入到装有80毫升甲苯的250毫升圆底烧瓶中，再加入2毫升二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷(NH2-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH - (CH2) 3-Si (OCH3) 3)，混合均匀，蒸馏回流10小时，然后真空抽滤，并用无水乙醇冲洗3次，所得粉末在100°C干燥12小时，制得中间产物。b.将步骤(I)第a步所制得的中间产物放入索氏提取器中，以120毫升二氯甲烷/乙醚混合液为萃取剂在80°C连续萃取8小时，所得产物在100°C下干燥12小时，即制得氨基修饰介孔分子筛SBA-15，即为NNN-SBA-15 ;所述二氯甲烷/乙醚混合液中二氯甲烷和乙醚的体积比为1:1。(2)净化含铅废水:
取100毫升含铅废水置于150毫升三角瓶中，再向三角瓶中加入100毫克步骤(I)第b步制得的氨基修饰介孔分子筛SBA-15 (NNN-SBA-15)，然后将三角瓶放入水浴恒温振荡器中，于25°C、150转/分钟的条件下振荡4小时，取悬浊液用过滤孔径为0.45微米的针筒过滤器进行过滤，所得滤液即为净化后的含铅废水。通过原子吸收光谱仪以火焰法测定，本实施例制得的氨基修饰介孔分子筛SBA-15 (NNN-SBA-15)对Pb2+离子的最大吸附量为141 mg.g'所述甲苯、二乙 烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、二氯甲烷和乙醚均为分析纯。
权利要求
1.一种利用氨基修饰介孔分子筛SBA-15净化含铅废水的方法，其特征在于具体步骤为: (1)氨基修饰介孔分子筛SBA-15的制备: a.将2.1克在105°C下干燥12小时的介孔分子筛SBA-15加入到装有80毫升甲苯的250毫升圆底烧瓶中，再加入2毫升二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷，混合均匀，蒸馏回流10小时，然后真空抽滤，并用无水乙醇冲洗2 3次，所得粉末在100°C干燥12小时，制得中间产物； b.将步骤(I)第a步所制得的中间产物放入索氏提取器中，以120毫升二氯甲烷/乙醚混合液为萃取剂在80°C连续萃取8小时，所得产物在100°C下干燥12小时，即制得氨基修饰介孔分子筛SBA-15，即为NNN-SBA-15 ;所述二氯甲烷/乙醚混合液中二氯甲烷和乙醚的体积比为1:1 ; (2)净化含铅废水: 取100毫升含铅废水置于150毫升三角瓶中，再向三角瓶中加入100毫克步骤(I)第b步制得的氨基修饰介孔分子筛SBA-15，然后将三角瓶放入水浴恒温振荡器中，于25°C、150转/分钟的条件下振荡4小时以上，取悬浊液用过滤孔径为0.45微米的针筒过滤器进行过滤，所得滤液即为净化后的含铅废水； 所述介孔分子筛SBA-15为市售； 所述甲苯、二乙 烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、二氯甲烷和乙醚均为分析纯。
全文摘要
本发明公开了一种氨基修饰介孔分子筛SBA-15用于吸附含铅废水的方法。将2.1克在105℃下干燥12小时的SBA-15加入到装有80毫升甲苯的250毫升圆底烧瓶中，加入2毫升二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷，混合均匀，蒸馏回流10小时。然后真空抽滤，用无水乙醇冲洗，所得粉末以100℃干燥12小时。干燥后粉末以二氯甲烷/乙醚为萃取剂在索氏提取器中以80℃连续萃取8小时，所得固体在100℃下干燥12小时，得到氨基修饰SBA-15；将氨基修饰SBA-15加入到含铅废水中，在25℃下振荡4小时以上即去除水中铅离子。本方法工艺简单，易操作，吸附量较高且使用条件较宽，可以在废水处理领域推广。
文档编号C02F1/28GK103112917SQ20131001899
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月19日 优先权日2013年1月19日
发明者魏建文, 韦真周, 廖雷, 王敦球, 赵淞盛 申请人:桂林理工大学