本发明涉及硅砂改性
技术领域：
，具体涉及一种改性多孔硅砂的制备方法。
背景技术：
：硅砂是制作玻璃的主要原料，其主要成分是二氧化硅，纯度高、耐酸溶的硅砂(又称石英砂)还可以用作水处理的滤床材料，文献报道，硅砂可以吸附废水中的金属离子及有机污染物，将废水经过过滤后得到净化。硅砂的表面积大小对于离子及有机物的吸附有重要的影响。研究表明，通常硅砂的表面积都比较小，为增加硅砂表面积，常用的方法是对其表面进行包覆改性，如将壳聚糖包覆在硅砂表面，将其用于工业胺的水溶液中作为去除重金属离子的吸附剂，对溶液中的cr、fe、pd有较好的吸附效果；利用氧化铁涂层对硅砂进行改性，改性后的硅砂比表面积较原硅砂增加了12.35倍。现有技术的改性虽然起到了较好的效果，但同时向硅砂中引入了新物质，带来了杂质，对硅砂的后续重复利用起到很大的阻碍作用，造成资源浪费或者回收成本大。技术实现要素：(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种改性多孔硅砂的制备方法，使得硅砂的表面积大大增加，具有较强的吸附效果，同时没有给硅砂引入新的杂质，有利于硅砂的重复再利用。(二)技术方案为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种改性多孔硅砂的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅砂溶于草酸溶液中浸泡5-6h，超声清洗；(2)将清洗后的硅砂溶于氢氟酸溶液中浸泡20-30min，清洗；其中，氢氟酸溶液浓度为0.1mol/l，浸泡温度为55-65℃；(3)将步骤(2)清洗后的硅砂溶于包覆溶液中进行搅拌，搅拌时间为2-3h，包覆溶液温度为45-50℃；所述包覆溶液为二氧化硅和pvp溶液的混合溶液，所述二氧化硅为纳米二氧化硅，所述pvp溶液的制备方法为：将pvp溶解于去离子水中，加热到88-95℃，配制成5-5.5％浓度的溶液，向溶液中加入硝基甲烷，搅拌均匀后将混合溶液升高到120-130℃，保温6-8h，冷却，制得pvp溶液；(4)将包覆后的硅砂过滤，烘干，放入ar/h2气氛炉中在650-750℃烧结3-5h，自然冷却，制得改性多孔硅砂。优选的，所述步骤(1)中草酸浓度为10-15％。优选的，所述步骤(3)操作方法为：将包覆溶液加热到45-50℃，开启搅拌，转速设为90-120r/min，将硅砂放入45-50℃烘箱中保温30min，向包覆溶液中缓慢加入硅砂，保证溶液的温度维持不变，硅砂加入完毕后搅拌2-3h。优选的，所述步骤(3)中二氧化硅与pvp的质量比为5:2。(三)有益效果本发明提供了一种改性多孔硅砂的制备方法，首先用草酸溶液浸泡除去硅砂表面的杂质，再用氢氟酸刻蚀硅砂表面，暴露内部硅砂，使硅砂形成更多的对外结合键，有利于后续包覆的进行；然后对硅砂开始包覆，包覆溶液选用二氧化硅和pvp的混合溶液，二氧化硅能够很好的和硅砂基体结合，并和pvp一起包覆在硅砂表面，最后通过烧结工艺时，pvp反应生成二氧化碳和水蒸气，从而在硅砂表面留下孔洞，增加硅砂的比表面积；整个方法简单，易操作，能在硅砂表面形成完美的孔洞，增大硅砂的比表面积，有利于硅砂的吸附除杂，同时没有给硅砂引入新的杂质，方便硅砂的重复利用，节约资源。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1：一种改性多孔硅砂的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅砂溶于草酸溶液中浸泡5h，超声清洗；(2)将清洗后的硅砂溶于氢氟酸溶液中浸泡20min，清洗；其中，氢氟酸溶液浓度为0.1mol/l，浸泡温度为55℃；(3)将步骤(2)清洗后的硅砂溶于包覆溶液中进行搅拌，搅拌时间为3h，包覆溶液温度为45℃；所述包覆溶液为二氧化硅和pvp溶液的混合溶液，所述二氧化硅为纳米二氧化硅，所述pvp溶液的制备方法为：将pvp溶解于去离子水中，加热到88℃，配制成5.5％浓度的溶液，向溶液中加入硝基甲烷，搅拌均匀后将混合溶液升高到120℃，保温6h，冷却，制得pvp溶液；(4)将包覆后的硅砂过滤，烘干，放入ar/h2气氛炉中在650℃烧结3h，自然冷却，制得改性多孔硅砂。所述步骤(1)中草酸浓度为15％。所述步骤(3)操作方法为：将包覆溶液加热到45℃，开启搅拌，转速设为90r/min，将硅砂放入45℃烘箱中保温30min，向包覆溶液中缓慢加入硅砂，保证溶液的温度维持不变，硅砂加入完毕后搅拌2h。所述步骤(3)中二氧化硅与pvp的质量比为5:2。实施例2：一种改性多孔硅砂的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅砂溶于草酸溶液中浸泡6h，超声清洗；(2)将清洗后的硅砂溶于氢氟酸溶液中浸泡30min，清洗；其中，氢氟酸溶液浓度为0.1mol/l，浸泡温度为58℃；(3)将步骤(2)清洗后的硅砂溶于包覆溶液中进行搅拌，搅拌时间为2h，包覆溶液温度为48℃；所述包覆溶液为二氧化硅和pvp溶液的混合溶液，所述二氧化硅为纳米二氧化硅，所述pvp溶液的制备方法为：将pvp溶解于去离子水中，加热到90℃，配制成5.2％浓度的溶液，向溶液中加入硝基甲烷，搅拌均匀后将混合溶液升高到125℃，保温7h，冷却，制得pvp溶液；(4)将包覆后的硅砂过滤，烘干，放入ar/h2气氛炉中在700℃烧结4h，自然冷却，制得改性多孔硅砂。所述步骤(1)中草酸浓度为10％。所述步骤(3)操作方法为：将包覆溶液加热到48℃，开启搅拌，转速设为100r/min，将硅砂放入48℃烘箱中保温30min，向包覆溶液中缓慢加入硅砂，保证溶液的温度维持不变，硅砂加入完毕后搅拌3h。所述步骤(3)中二氧化硅与pvp的质量比为5:2。实施例3：一种改性多孔硅砂的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅砂溶于草酸溶液中浸泡5h，超声清洗；(2)将清洗后的硅砂溶于氢氟酸溶液中浸泡25min，清洗；其中，氢氟酸溶液浓度为0.1mol/l，浸泡温度为62℃；(3)将步骤(2)清洗后的硅砂溶于包覆溶液中进行搅拌，搅拌时间为3h，包覆溶液温度为50℃；所述包覆溶液为二氧化硅和pvp溶液的混合溶液，所述二氧化硅为纳米二氧化硅，所述pvp溶液的制备方法为：将pvp溶解于去离子水中，加热到92℃，配制成5.5％浓度的溶液，向溶液中加入硝基甲烷，搅拌均匀后将混合溶液升高到130℃，保温8h，冷却，制得pvp溶液；(4)将包覆后的硅砂过滤，烘干，放入ar/h2气氛炉中在750℃烧结5h，自然冷却，制得改性多孔硅砂。所述步骤(1)中草酸浓度为13％。所述步骤(3)操作方法为：将包覆溶液加热到50℃，开启搅拌，转速设为110r/min，将硅砂放入50℃烘箱中保温30min，向包覆溶液中缓慢加入硅砂，保证溶液的温度维持不变，硅砂加入完毕后搅拌2h。实施例4：一种改性多孔硅砂的制备方法，包括以下步骤：(1)将硅砂溶于草酸溶液中浸泡6h，超声清洗；(2)将清洗后的硅砂溶于氢氟酸溶液中浸泡20min，清洗；其中，氢氟酸溶液浓度为0.1mol/l，浸泡温度为65℃；(3)将步骤(2)清洗后的硅砂溶于包覆溶液中进行搅拌，搅拌时间为2h，包覆溶液温度为45℃；所述包覆溶液为二氧化硅和pvp溶液的混合溶液，所述二氧化硅为纳米二氧化硅，所述pvp溶液的制备方法为：将pvp溶解于去离子水中，加热到95℃，配制成5％浓度的溶液，向溶液中加入硝基甲烷，搅拌均匀后将混合溶液升高到125℃，保温7h，冷却，制得pvp溶液；(4)将包覆后的硅砂过滤，烘干，放入ar/h2气氛炉中在700℃烧结5h，自然冷却，制得改性多孔硅砂。所述步骤(1)中草酸浓度为12％。所述步骤(3)操作方法为：将包覆溶液加热到45℃，开启搅拌，转速设为120r/min，将硅砂放入45℃烘箱中保温30min，向包覆溶液中缓慢加入硅砂，保证溶液的温度维持不变，硅砂加入完毕后搅拌3h。采用多点bet表面积测试测量改性硅砂与未改性硅砂的比表面积，结果如下：比表面积(m2/g)改性与未改性比表面积之比(倍)原硅砂0.052实施例11.45628实施例21.45227.92实施例31.44827.85实施例41.45327.94由上表可知，本发明制备的改性硅砂大大的增加了硅砂的比表面积。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12