本发明主要是以硅胶为载体负载双功能基团的重金属吸附材料的制备方法进行研究，主要针对fe3+的选择性吸附进行探索，属于吸附材料领域，本发明还涉及环境工程领域，对废污水治理有良好的效果。
背景技术：
工业废水中含有大量重金属离子，对环境和生物体危害严重。含胺基、水杨酸功能基团的重金属吸附材料可用于处理低浓度重金属废水，可有效回收重金属，在环境保护方面具有重要意义。
目前，常用的去除水体中重金属的方法有以下几种：膜分离法、离子交换法、溶剂萃取法等。但是，上述方法都存在许多缺点，这些缺点限制了它们在实际生产中的推广和应用。膜分离法，由于其分离功能依靠膜来实现，在使用过程中总会发生膜的污染和通量的衰减，因此需要经常清洗和维护，这大大限制了膜分离的推广和应用。离子交换法所使用的离子交换剂一般为树脂类，而其抗酸碱性差，吸附容量低，循环吸附周期长，不耐高温、有机官能团易脱落等，这就限制了离子交换法在重金属离子吸附方面的应用。溶剂萃取分离法在萃取过程中容易发生溶剂的流失，并且在络合剂和溶剂再生过程中需要消耗大量的能源，同时，溶剂萃取分离法中必须用到有机溶剂，容易造成二次污染。
另外，现今树脂还不能很好的做到对重金属中铁离子的选择性吸附，这给生产中分离、富集带来了很多麻烦。本专利通过螯合反应嫁接水杨酸功能基团后对铁离子的选择吸附效果非常良好。
综上所述，发展具有工业化前景的新型、高效、快速、便捷的脱除并回收废水中的重金属，减轻重金属对环境的污染具有重大的社会和经济效益。本发明就采用螯合吸附材料的制备方法进行反应，做到了工艺流程简单、吸附容量高，对特定金属离子具有选择吸附性，不使用有毒溶剂，非常具有环保价值。
技术实现要素：
1.以硅胶为骨架，具有良好的化学稳定性和热稳定性。
2.吸附容量高。
3.对特定金属离子（如铁离子）具有选择性吸附的性能。
4.工艺流程简单，适合工业化，并且环保无污染。
5.材料再生吸附流程简单，并且可以循环使用高达上千次之多。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
本发明具体步骤如下
第一步：选取20-150目的球形多孔硅胶，比表面积50m2/g~1500m2/g，孔容0.1ml/g~10ml/g，堆密度0.1g/ml~5g/ml，将其通入加湿器的进气口，进行加湿处理，加湿时间为0.5h-2h，加湿后的硅胶放入单颈烧瓶中，然后配制1mol/l的盐酸溶液，加入硅胶比例4倍量的酸液，连接旋转蒸发器，开启旋转装置，设置油浴温度为104℃进行反应6h,反应结束使用大量去离子水进行冲洗，直至母液接近中性，回收母液并可进行循环使用三次以上。
第二步：将酸洗后的硅胶进行烘干处理，60-140℃条件下进行，直至烘到在水合过程中湿空气通入硅胶后的湿度计显示适度为10%以下，则符合标准，将烘干的硅胶放进水合塔中，水合塔由上下两个柱子组成，上塔底部连有100目以上筛网，盛放酸洗后的硅胶，连接下塔，下塔口部与防倒吸装置连接，然后是饱和nabr水蒸气发生装置，再是防倒吸瓶、流量计、空压机依次连接。下塔和上塔分别接有温度湿度计，打开空压机让空气经过水合发生器，使其变为湿空气使硅胶沸腾，目的是使其覆盖单分子水层，水合时间为6-8h，硅胶饱和的标准为上下口适度42%-60%之间，并且增重率为5.5%-7.5%之间。
第三步：将增重率达到标准的水合硅胶进行下一步硅胶的活化反应，将水合硅胶加入三颈烧瓶中，中间口连接机械搅拌器，另一个口连接滴液漏斗，第三个口连接循环水真空泵。配好正己烷—cptcs（偶联剂）母液，正己烷与硅胶质量比为177:50，cptcs与硅胶质量比为23.9:50，cptcs加入正己烷中一定要注意快速转移，避免cptcs水解，正己烷使用前要加入在400℃条件下烘干的5a分子筛进行除水处理，母液配好摇匀后，将水合塔上的硅胶取下迅速加入烧瓶中，开启机械搅拌器，开启循环水真空泵抽真空，并以滴液漏斗滴液的方式使混合母液加入烧瓶中，滴加完毕，保持负压反应10-24h之间，反应完毕分别用正己烷、甲醇、去离子水清洗，然后烘干处理，增重率在16%-25%之间。
第四步：将活化后的烷基化硅胶进行键合胺化处理，将烷基化硅胶与胺类化合物以质量比0.2-2之间进行反应，加入硅胶后，需要加入硅胶质量4倍量的甲醇浸泡1-4h进行处理，接着加入硅胶质量2.25倍体积的去离子水，最后加入比例为0.2-2间的胺类化合物在旋转蒸发器上反应，温度设置在40-80℃之间，反应过程中抽真空处理。所得产物需要用去离子水、0.5mol/l硫酸溶液、1mol/l氨水进行清洗，在65℃条件下进行烘干，增重率在10%-30%之间。
第五步：将胺化后的硅胶加入四颈烧瓶中，连接好机械搅拌器，回流冷凝管等，并加入其质量2-6倍的dmf、甲醇、乙醇中的一种浸泡0.5h，将硅胶质量0.32倍的水杨酸在dmf、甲醇、乙醇中的一种中进行溶解，待完全溶解后加入四颈烧瓶中，接着称取硅胶质量3.2倍量的浓度为37%的甲醛溶液、多聚甲醛中的一种或两种放入滴液漏斗中，开启回流冷凝管，机械搅拌器，插入温度计，在搅拌的条件下逐滴滴入甲醛进行螯合反应，设置电热套温度为70-80℃之间反应10-24h。反应完毕用dmf、乙醇、去离子水依次清洗若干次，在65-85℃条件下进行烘干处理，增重率为5%-15%之间。
有益效果：
本发明涉及的水杨酸螯合重金属吸附材料合成方法简单成本低廉，材料本身具有较强的吸附作用，可以广泛应用于湿法冶金中的重离子的富集、分离和回收。水杨酸螯合硅胶材料能够对铁离子有很好的吸附效果，吸附容量可以达到0.6005mmol/g，解吸率可以达到90%以上，但对铜离子基本不产生吸附效果。本发明的材料不但提高了对重金属离子的吸附容量并且对特定金属离子有很强的选择性吸附能力，对液相中的铜、铁分离具有很好的效果。
实施例一
选取80目的球形多孔硅胶（平均粒度100nm，比表面350m2/g，孔容1.5ml/g，堆密度0.75g/ml）100g，将其通入加湿器的进气口，进行加湿处理，加湿时间为1h。加湿后的硅胶放入单颈烧瓶中，然后配制1mol/l的盐酸溶液，加入硅胶比例4倍量的酸液，连接旋转蒸发器，开启旋转装置，设置油浴温度为104℃进行反应6h，反应结束后进行冲洗，直至母液接近中性。
将酸洗后的硅胶烘干至恒重（参与水合反应时水合塔上口温湿度计适度最低将到10%以下）加入水合塔中，开启全无油空压机，气流依次通过流量计，缓冲瓶，饱和nabr溶液瓶，缓冲瓶进入水合塔下口部进行水合反应，反应进行8h,得到增重率为6.2%的水合硅胶。组建好烷基化反应装置，配好正己烷-cptcs母液，将水合硅胶快速转移至反应瓶中，用减压漏斗滴入母液，并开启循环水真空泵，接入循环水反应15h。反应完毕分别用正己烷、甲醇、去离子水清洗去掉未反应掉的cptcs。
将活化后的烷基化硅胶进行键合胺化处理，将烷基化硅胶与胺类化合物以质量比1:1之间进行反应，加入硅胶后，需要加入硅胶质量4倍量的甲醇浸泡1-4h进行处理，接着加入硅胶质量2.25倍体积的去离子水，最后加入比例为1.5倍量的胺类化合物在旋转蒸发器上反应，温度设置在65℃之间，反应过程中抽真空处理。所得产物需要用去离子水、0.5mol/l硫酸溶液、1mol/l氨水进行清洗，在65℃条件下进行烘干，增重率在22.3%。
将胺化后的硅胶加入四颈烧瓶中，连接好机械搅拌器，回流冷凝管等，并加入其质量4倍dmf、甲醇、乙醇中的一种浸泡0.5h，将硅胶质量的0.32倍的水杨酸在dmf中进行溶解，待完全溶解后加入四颈烧瓶中，接着称取硅胶质量3.2倍量的多聚甲醛加入反应瓶中，开启回流冷凝管，机械搅拌器，插入温度计，设置电热套温度为80℃反应24h。反应完毕用dmf、乙醇、去离子水依次清洗若干次，在65-85℃条件下进行烘干处理，增重率为9.4%。
取本实施例的水杨酸硅胶螯合材料15.6g，配制1mol/l，ph=2-3的fecl3溶液通过蠕动泵对其进行动态吸附并使用20%的硫酸对其进行解吸，吸附容量为0.45mmol/g，解吸率为89.76%。
实施例二
选取80目的球形多孔硅胶（平均粒度100nm，比表面350m2/g，孔容1.5ml/g，堆密度0.75g/ml）100g，将其通入加湿器的进气口，进行加湿处理，加湿时间为1h，加湿后的硅胶放入单颈烧瓶中，然后配制1mol/l的盐酸溶液，加入硅胶比例4倍量的酸液，连接旋转蒸发器，开启旋转装置，设置油浴温度为104℃进行反应6h，反应结束使用大量去离子水进行冲洗，直至母液接近中性。
将酸洗后的硅胶烘干至恒重（参与水合反应时水合塔上口温湿度计适度最低将到10%以下）加入水合塔中，开启全无油空压机，气流依次通过流量计，缓冲瓶，饱和nabr溶液瓶，缓冲瓶进入水合塔下口部进行水合反应，反应进行8h,得到增重率为6.2%的水合硅胶。组建好烷基化反应装置，配好正己烷-cptcs母液，将水合硅胶快速转移至反应瓶中，用减压漏斗滴入母液，并开启循环水真空泵，接入循环水反应15h。反应完毕分别用正己烷、甲醇、去离子水清洗去掉未反应掉的cptcs。
将活化后的烷基化硅胶进行键合胺化处理，将烷基化硅胶与胺类化合物以质量比1:1之间进行反应，加入硅胶后，需要加入硅胶质量4倍量的甲醇浸泡1-4h进行处理，接着加入硅胶质量2.25倍体积的去离子水，最后加入比例为1.5倍量的胺类化合物在旋转蒸发器上反应，温度设置在65℃之间，反应过程中抽真空处理。所得产物需要用去离子水、0.5mol/l硫酸溶液、1mol/l氨水进行清洗，在65℃条件下进行烘干，增重率在19.5%。
将胺化后的硅胶加入四颈烧瓶中，连接好机械搅拌器，回流冷凝管等，并加入其质量4倍dmf浸泡0.5h,将硅胶质量的0.32倍的水杨酸在dmf中进行溶解，待完全溶解后加入四颈烧瓶中，接着称取硅胶质量3.2倍量的多聚甲醛加入dmf中溶解后装入减压漏斗中，开启回流冷凝管，机械搅拌器，插入温度计，在反应中用减压漏斗逐渐滴入，设置电热套温度为80℃反应24h。反应完毕用dmf、乙醇、去离子水依次清洗若干次，在65-85℃条件下进行烘干处理，增重率为10.23%。
取本实施例的水杨酸硅胶螯合材料17.25g，配制1mol/l，ph=2-3的fecl3溶液通过蠕动泵对其进行动态吸附并使用20%的硫酸对其进行解吸，吸附容量为0.47mmol/g,解吸率为91.14%。
实施例三
选取80目的球形多孔硅胶（平均粒度400um，比表面350m2/g，孔容1.5ml/g，堆密度0.75g/ml）100g，将其通入加湿器的进气口，进行加湿处理，加湿时间为1h，加湿后的硅胶放入单颈烧瓶中，然后配制1mol/l的盐酸溶液，加入硅胶比例4倍量的酸液，连接旋转蒸发器，开启旋转装置，设置油浴温度为104℃进行反应6h,反应结束使用大量去离子水进行冲洗，直至母液接近中性。
将酸洗后的硅胶烘干至恒重（参与水合反应时水合塔上口温湿度计适度最低将到10%以下）加入水合塔中，开启全无油空压机，气流依次通过流量计，缓冲瓶，饱和nabr溶液瓶，缓冲瓶进入水合塔下口部进行水合反应，反应进行8h,得到增重率为6.2%的水合硅胶。组建好烷基化反应装置，配好正己烷-cptcs母液，将水合硅胶快速转移至反应瓶中，用减压漏斗滴入母液，并开启循环水真空泵，接入循环水反应15h。反应完毕分别用正己烷、甲醇、去离子水清洗去掉未反应掉的cptcs。
将活化后的烷基化硅胶进行键合胺化处理，将烷基化硅胶与胺类化合物以质量比1:1之间进行反应，加入硅胶后，需要加入硅胶质量4倍量的甲醇浸泡1-4h进行处理，接着加入硅胶质量2.25倍体积的去离子水，最后加入比例为1.5倍量的胺类化合物在旋转蒸发器上反应，温度设置在65℃之间，反应过程中抽真空处理。所得产物需要用去离子水、0.5mol/l硫酸溶液、1mol/l氨水进行清洗，在65℃条件下进行烘干，增重率在21%。
将胺化后的硅胶加入四颈烧瓶中，连接好机械搅拌器，回流冷凝管等，并加入其质量4倍dmf浸泡0.5h,将硅胶质量的0.32倍的水杨酸在dmf中进行溶解，待完全溶解后加入四颈烧瓶中，接着称取硅胶质量8.64倍量的37%的甲醛溶液装入减压漏斗中，开启回流冷凝管，机械搅拌器，插入温度计，在反应中用减压漏斗逐渐滴入，设置电热套温度为80℃反应24h。反应完毕用dmf、乙醇、去离子水依次清洗若干次，在65-85℃条件下进行烘干处理，增重率为12.3%。
取本实施例的水杨酸硅胶螯合材料16.43g，配制1mol/l，ph=2-3的fecl3溶液通过蠕动泵对其进行动态吸附并使用20%的硫酸对其进行解吸，吸附容量为0.6mmol/g,解吸率为90.23%。