一种多孔硅藻土吸附材料的制备方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于分离重金属离子的羟基和脯氨酸功能基协同修饰的多孔硅藻土吸附材料的制备方法，为将脯氨酸功能基在低温下对多孔硅藻土进行修饰，并与羟基协同作用，有效地提高该吸附材料对重金属离子的吸附分离性能。本发明得到含双功能基修饰的多孔硅藻土吸附材料，制备操作简单，成本低廉，对水中重金属离子吸附效果好，可在重金属离子的分离回收等领域推广使用。
【专利说明】一种多孔硅藻土吸附材料的制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双功能吸附材料，尤其涉及一种羟基和脯氨酸功能基协同修饰的 多孔硅藻土吸附材料的制备及其在重金属离子吸附分离中的应用，属于材料领域。
【背景技术】
[0002] 目前随着工业规模的日益扩大，水环境中重金属离子如汞、铬、铅、铜等对人类的 身体健康和生态环境的危害越来越严重。因此，有效地从工业废水中去除这些重金属离子 已经成为环保领域中非常迫切的任务。现在常用的方法有电解法、离子交换法、化学氧化/ 还原法和吸附法，其中吸附分离法作为一种重要的化学物理方法，因其高性价比在工业污 水，特别是重金属废水处理中有着广泛的应用。在种类众多的吸附材料中，硅藻土因其具有 独特的微孔结构、大比表面积、耐高温、耐酸性等优异的物化性能在吸附分离领域引起人们 广泛的研宄兴趣，并且其储量大、价格低、性质稳定，具有良好的应用前景。
[0003] 酸化法是硅藻土常用的改性方法，Shawabkeh等研宄发现酸处理可以洗去硅藻土 中的杂质和一些有机物，从而有效提高吸附效果。并且经过酸处理过的硅藻土可以活化其 表面，使其富含羟基，起到螯合金属离子的作用。而脯氨酸为环状的亚氨基酸，具有亚氨基 和羧基功能基，可以与重金属离子进行螯合配位。如果将脯氨酸接枝到酸处理的硅藻土上， 将能与羟基协同作用，有效地提高其吸附重金属离子的性能。从目前检索的资料看，国内外 尚未报道使用羟基和脯氨酸功能基协同修饰的多孔硅藻土吸附材料用于重金属离子的吸 附分离。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，提供一种羟基和脯氨酸功能基协同修饰的多孔硅藻 土吸附材料的制备及应用。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种制备羟基和脯氨酸功能基协同修 饰的多孔硅藻土吸附材料的方法，包括以下步骤：
[0006] 1)将酸化处理后的多孔硅藻土与脯氨酸混合，在-5?-15°c低温下搅拌滴加二氯 亚砜，继续搅拌反应2?4小时；
[0007] 2)将步骤1)反应后的产物自然升至室温放置12?24小时，再在50?70°C下旋 转蒸发30?90分钟得到产品。
[0008]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0009] 进一步，步骤1)中多孔娃藻土和脯氨酸的质量比为1:0. 5?4,多孔娃藻土与二氯 亚砜的质量比为1:5?7。
[0010] 进一步，步骤1)的搅拌速度为200?280rpm。
[0011] 步骤1)所述多孔硅藻土的酸化处理为：在干燥的容器中加入硅藻土，再加入1:1 硝酸水溶液（v/v)至盖过硅藻土 3-4cm，回流3h，冷却后用蒸馏水洗至中性，再用1:1盐酸 溶液（v/v)浸泡6h，然后将产品用蒸馏水洗涤至无氯离子，最后置于马弗炉中在160°C下干 燥12h，冷却备用。
[0012] 通过本发明的制备方法，实现对已有羟基的多孔硅藻土的脯氨酸功能基化学修 饰，制备得到羟基和脯氨酸功能基协同修饰的多孔硅藻土吸附材料。
[0013] 本发明第二方面公开了一种羟基和脯氨酸功能基协同修饰的多孔硅藻土吸附材 料，米用前述方法制备获得。
[0014] 本发明采用低温酯化技术，将脯氨酸功能基化学修饰到硅藻土表面，与羟基功能 基协同作用，有效提高硅藻土对重金属离子的吸附性能。
[0015] 本发明第三方面公开了前述方法及采用前述方法制备的所述多孔硅藻土在 Au(III)、Hg(II)、Pb(II)或Co(II)吸附中的应用。
[0016] 进一步的，为在Au(III)或Hg(II)吸附中的应用。
[0017] 本发明方法制备的羟基和脯氨酸功能基协同修饰的多孔硅藻土吸附材料可选择 性吸附重金属离子，能显著吸附Au离子和Hg离子。
[0018] 本发明第四方面公开了采用前述羟基和脯氨酸功能基协同修饰的多孔硅藻土吸 附材料吸附重金属离子的方法，为采用静态吸附（或称批次法）的方法。
[0019] 静态吸附：将吸附材料与含重金属离子的水溶液混合，不断搅拌，使吸附材料与溶 液充分混合吸附溶液内的重金属离子。使用原子吸收法测定溶液中剩余重金属离子的浓 度。用公式（1)计算吸附材料的吸附量q(mg/g)。
[0020]
【权利要求】
1. 一种制备羟基和脯氨酸功能基协同修饰的多孔硅藻土吸附材料的方法，包括以下步 骤： 1) 将酸化处理后的多孔硅藻土与脯氨酸混合，在-5?-15°C低温下搅拌滴加二氯亚 砜，继续搅拌反应2?4小时； 2) 将步骤1)反应后的产物自然升至室温放置12?24小时，再在50?70°C下旋转蒸 发30?90分钟得到产品。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中多孔硅藻土和脯氨酸的质 量比为1:0. 5?4,多孔娃藻土与二氯亚砜的质量比为1:5?7。
3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)的搅拌速度为200?280rpm。
4. 一种羟基和脯氨酸功能基协同修饰的多孔硅藻土吸附材料，采用权利要求1-3任一 权利要求所述方法制备获得。
5. 权利要求1-3任一权利要求所述方法及权利要求4所述多孔硅藻土吸附材料在 Au(III)、Hg(II)、Pb(II)或 Co(II)吸附中的应用。
6. 如权利要求5所述的应用，其特征在于，为权利要求1-3任一权利要求所述方法及权 利要求4所述多孔硅藻土吸附材料在Au(III)或Hg(II)吸附中的应用。
7. 采用权利要求4所述多孔硅藻土吸附材料吸附重金属离子的方法，为采用静态吸附 法。
【文档编号】B01J20/30GK104492385SQ201410833286
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】殷平, 曹付军, 曲荣君, 刘希光, 徐强 申请人:鲁东大学