本发明涉及一种改性二氧化硅纳米吸附剂及其制备方法和应用，属于纳米材料制备技术领域。
背景技术：
钯在地球上的储量稀少，采掘冶炼较为困难，属稀贵金属系列。钯是航天、航空、航海、兵器和核能等高科技领域以及汽车制造业不可缺少的关键材料，也是国际贵金属投资市场上的不容忽略的投资品种。
吸附法是目前应用最为广泛的提钯方法，具有效率高，设备与操作简单、吸附剂可再生和反复使用，环境污染少等诸多优点，常用的吸附剂有活性炭和离子交换树脂，其中活性炭吸附因吸附能力有限，选择性差，耗炭量高，破碎磨损易造成钯损失，应用受到限制。而离子交换树脂在吸附速度和饱和载钯量上都优于活性炭，且树脂具有机械强度高、耐磨损、抗挤压和易脱附的特点，但不能选择性地提取钯。
基于此，本发明借鉴纳米材料在吸附剂领域的成功应用，提出一种改性纳米二氧化硅吸附剂、制备方法及其应用，该改性纳米二氧化硅吸附剂可以吸附酸性浸出液中的钯离子。本方法简单清晰，材料成本低，工艺制备简单，且吸附剂可重复使用，具备较好的应用前景。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明的目的在于提供一种改性纳米二氧化硅吸附剂，该改性纳米二氧化硅吸附剂可以吸附酸性溶液中的钯离子，材料成本低，工艺制备简单，易与水溶液分离，具有高吸附性且可重复使用。本发明通过以下技术方案实现。
一种改性二氧化硅纳米吸附剂，其结构式为：
本发明的另一目的在于提供一种改性二氧化硅纳米吸附剂的制备方法，其具体步骤如下：
（1）将纳米二氧化硅颗粒加入到v（无水乙醇）：v（水）为1:1的混合溶液中，并加入乙烯基三乙氧基硅烷，回流反应后液固分离，取出固体物质用无水乙醇洗涤离心分离后真空干燥，将得到的产物标记为txl-snps。
（2）将步骤（1）得到的txl-snps加入到溶解有丙烯腈的n,n-二甲基甲酰胺溶液（dmf）中，加入偶氮二异丁腈，氮气氛围下回流反应后液固分离，取出固体物质用蒸馏水洗涤离心分离后真空干燥，将得到的产物标记为alt-snps。
（3）将步骤（2）得到的alt-snps与硫粉混合后，加入到乙二胺和甲苯的混合溶液中，回流反应后液固分离，取出固体物质用乙醇和蒸馏水洗涤离心分离后真空干燥，得到最终改性纳米二氧化硅吸附剂，标记为eld-snps。
本发明步骤（1）中乙烯基三乙氧基硅烷与纳米二氧化硅颗粒液固比为1:1~2:1ml/g，无水乙醇与水的混合溶液与纳米二氧化硅颗粒液固比为10:1~17:1ml/g。
本发明步骤（2）中丙烯腈溶液与txl-snps液固比为3:1~5:1ml/g，n,n-二甲基甲酰胺溶液与txl-snps液固比为46:1~50:1ml/g，偶氮二异丁腈与txl-snps的质量比为0.05:1~0.08:1。
本发明步骤（3）中乙二胺溶液与alt-snps液固比为2.3:1~3.4:1ml/g，甲苯溶液与alt-snps液固比为50:1~53.4:1ml/g，硫粉与alt-snps质量比为1:28~1:31。
本发明步骤（1）中回流反应条件为：在60~70℃条件下回流反应40~50h。
本发明步骤（2）中回流反应条件为：在70~80℃条件下回流反应40~50h。
本发明步骤（3）中回流反应条件为：在75~85℃条件下回流反应40~50h。
本发明所述改性纳米二氧化硅吸附剂能在酸性浸出液中吸附分离钯。
本发明所述的有机试剂和无机试剂都为市购的分析纯。
本发明的有益效果：
（1）本发明制备得到的改性纳米二氧化硅吸附剂主要用于从酸性浸出液中吸附分离钯离子对钯离子有较高的吸附量。
（2）本发明的制备方法简捷、成本较低，具有较好的应用与经济价值。
（3）本发明的纳米二氧化硅吸附剂无毒无害，性能稳定，易于分离，可重复利用，对环境不造成二次污染。
综上所述，本发明的吸附分离钯的纳米二氧化硅吸附剂eld-snps在钯离子的吸附分离方面具有很大的潜力。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
该改性纳米二氧化硅吸附剂，其结构式为：
该改性纳米二氧化硅吸附剂的制备方法，其具体步骤如下：
（1）按液固比为10:1ml/g的比例将纳米二氧化硅颗粒加入到v（无水乙醇）：v（水）为1:1的混合溶液中，再加入乙烯基三乙氧基硅烷（乙烯基三乙氧基硅烷与纳米二氧化硅颗粒液固比为1.5:1ml/g），在70℃条件下回流40h后液固分离，取出固体物质用无水乙醇洗涤离心分离后真空干燥，将得到的产物标记为txl-snps。
（2）将步骤（1）得到的txl-snps加入到溶解有丙烯腈的n,n-二甲基甲酰胺溶液（dmf）中（txl-snps与丙烯腈液固比3:1ml/g，n,n-二甲基甲酰胺溶液与txl-snps的液固比46:1ml/g），加入偶氮二异丁腈，其中偶氮二异丁腈与txl-snps的质量比为0.05:1；在70℃条件下氮气气氛中回流反应50h后液固分离，取出固体物质用蒸馏水洗涤离心分离后真空干燥，将得到的产物标记为alt-snps。
（3）按照硫粉与alt-snps质量比为1:28的比例将步骤（2）得到的alt-snps与硫粉混合后，加入到乙二胺和甲苯的混合溶液中，其中乙二胺溶液与alt-snps液固比为3:1ml/g，甲苯溶液与alt-snps液固比为52:1ml/g，在75℃条件下回流反应后50h液固分离，取出固体物质用乙醇和蒸馏水洗涤离心分离后真空干燥，得到最终改性纳米二氧化硅吸附剂，标记为eld-snps。
吸附钯离子性能测定：
取20mgeld-snps吸附剂投入初始浓度为100mg/l的钯离子溶液中震荡吸附1h后，离心分离吸附剂，用icp-oes测定滤液中剩余钯离子浓度为23.8mg/l，吸附率为76.2%。将吸附过钯离子的吸附剂在硫脲溶液（8wt%）中搅拌洗涤4h，然后用蒸馏水洗涤5次，最后将吸附剂在60℃下真空干燥14h。取上述吸附剂20mg投入初始浓度为100mg/l的钯离子溶液中震荡吸附1h后，离心分离吸附剂，用icp-oes测定滤液中剩余钯离子浓度为24.3mg/l，吸附率为75.7%。说明本发明的吸附分离钯的纳米二氧化硅吸附剂eld-snps可循环利用。
实施例2
该改性纳米二氧化硅吸附剂，其结构式为：
该改性纳米二氧化硅吸附剂的制备方法，其具体步骤如下：
（1）按液固比为17:1ml/g的比例将纳米二氧化硅颗粒加入到v（无水乙醇）：v（水）为1:1的混合溶液中，再加入乙烯基三乙氧基硅烷（乙烯基三乙氧基硅烷与纳米二氧化硅颗粒液固比为1:1ml/g），在60℃条件下回流50h后液固分离，取出固体物质用无水乙醇洗涤离心分离后真空干燥，将得到的产物标记为txl-snps。
（2）将步骤（1）得到的txl-snps加入到溶解有丙烯腈的n,n-二甲基甲酰胺溶液（dmf）中（txl-snps与丙烯腈液固比4:1ml/g，n,n-二甲基甲酰胺溶液与txl-snps的液固比50:1ml/g），加入偶氮二异丁腈，其中偶氮二异丁腈与txl-snps的质量比为0.08:1；在80℃条件下氮气气氛中回流反应40h后液固分离，取出固体物质用蒸馏水洗涤离心分离后真空干燥，将得到的产物标记为alt-snps。
（3）按照硫粉与alt-snps质量比为1:31的比例将步骤（2）得到的alt-snps与硫粉混合后，加入到乙二胺和甲苯的混合溶液中，其中乙二胺溶液与alt-snps液固比为3.4:1ml/g，甲苯溶液与alt-snps液固比为53.4:1ml/g，在75℃条件下回流反应50h后液固分离，取出固体物质用乙醇和蒸馏水洗涤离心分离后真空干燥，得到最终改性纳米二氧化硅吸附剂，标记为eld-snps。
吸附钯离子性能测定：
取20mgeld-snps吸附剂投入初始浓度为100mg/l的钯离子溶液中震荡吸附1h后，离心分离吸附剂，用icp-oes测定滤液中剩余钯离子浓度为25.1mg/l，吸附率为74.9%。将吸附过钯离子的吸附剂在硫脲溶液（10wt%）中搅拌洗涤5h，然后用蒸馏水洗涤5次，最后将吸附剂在60℃下真空干燥14h。取上述吸附剂20mg投入初始浓度为100mg/l的钯离子溶液中震荡吸附1h后，离心分离吸附剂，用icp-oes测定滤液中剩余钯离子浓度为24.8mg/l，吸附率为75.2%。说明本发明的吸附分离钯的纳米二氧化硅吸附剂eld-snps可循环利用。
实施例3
该改性纳米二氧化硅吸附剂，其结构式为：
该改性纳米二氧化硅吸附剂的制备方法，其具体步骤如下：
（1）按液固比为15:1ml/g的比例将纳米二氧化硅颗粒加入到v（无水乙醇）：v（水）为1:1的混合溶液中，再加入乙烯基三乙氧基硅烷（乙烯基三乙氧基硅烷与纳米二氧化硅颗粒液固比为2:1ml/g），在65℃条件下回流45h后液固分离，取出固体物质用无水乙醇洗涤离心分离后真空干燥，将得到的产物标记为txl-snps。
（2）将步骤（1）得到的txl-snps加入到溶解有丙烯腈的n,n-二甲基甲酰胺溶液（dmf）中（txl-snps与丙烯腈液固比5:1ml/g，n,n-二甲基甲酰胺溶液与txl-snps的液固比48:1ml/g），加入偶氮二异丁腈，其中偶氮二异丁腈与txl-snps的质量比为0.06:1；在75℃条件下氮气气氛中回流反应45h后液固分离，取出固体物质用蒸馏水洗涤离心分离后真空干燥，将得到的产物标记为alt-snps。
（3）按照硫粉与alt-snps质量比为1:30的比例将步骤（2）得到的alt-snps与硫粉混合后，加入到乙二胺和甲苯的混合溶液中，其中乙二胺溶液与alt-snps液固比为2.3:1ml/g，甲苯溶液与alt-snps液固比为50:1ml/g，在85℃条件下回流反应40h后液固分离，取出固体物质用乙醇和蒸馏水洗涤离心分离后真空干燥，得到最终改性纳米二氧化硅吸附剂，标记为eld-snps。
吸附钯离子性能测定：
取20mgeld-snps吸附剂投入初始浓度为100mg/l的钯离子溶液中震荡吸附1h后，离心分离吸附剂，用icp-oes测定滤液中剩余钯离子浓度为26.3mg/l，吸附率为73.7%。将吸附过钯离子的吸附剂在硫脲溶液（9wt%）中搅拌洗涤6h，然后用蒸馏水洗涤5次，最后将吸附剂在60℃下真空干燥15h。取上述吸附剂20mg投入初始浓度为100mg/l的钯离子溶液中震荡吸附1h后，离心分离吸附剂，用icp-oes测定滤液中剩余钯离子浓度为25.9mg/l，吸附率为74.1%。说明本发明的吸附分离钯的纳米二氧化硅吸附剂eld-snps可循环利用。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。