專利名稱：一種功能二氧化硅納米材料、制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種功能二氧化硅納米材料、制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，納米材料因?yàn)榫哂休^高的比表面積而被廣泛應(yīng)用，在眾多的納米材料中，二氧化硅納米材料因其具有穩(wěn)定性好、可重復(fù)利用、機(jī)械強(qiáng)度高、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但未經(jīng)改性的二氧化硅納米材料其吸附量不夠大，還達(dá)不到商業(yè)應(yīng)用的要求，需要對(duì)其進(jìn)行改性修飾。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水污染問題變得越來越嚴(yán)重，染料廢水已成為當(dāng)前最重要 的水體污染源之一。紡織、造紙和塑料等許多行業(yè)在生產(chǎn)過程排放出大量的染料廢水。印染廢水具有色度高、化學(xué)成分復(fù)雜、難生化降解等特點(diǎn)，有的還具有致癌作用。因此這些染料廢水必須經(jīng)過處理才能排放。染料污染物具有高生物需氧量(B0D)、高化學(xué)需氧量(C0D)、高毒性、高致癌性等特點(diǎn)，且這些染料具有復(fù)雜的芳香結(jié)構(gòu)，使其性質(zhì)穩(wěn)定難以降解。因此，如何有效地處理染料廢水是非常重要的且亟待解決的問題之一。染料廢水通常通過物理化學(xué)方法進(jìn)行處理。這些方法包括吸附、絮凝浮選、膜過濾、電動(dòng)混凝、離子交換、輻射、沉降、生物處理和臭氧化處理等方法。然而，這些染料污水處理技術(shù)通常有，如產(chǎn)生二次污染，費(fèi)用較為昂貴等缺點(diǎn)。在這些處理方法中吸附法因其效率高，操作簡(jiǎn)便和能源消耗低成為應(yīng)用最多的方法。吸附法通常采用多孔性固相物質(zhì)如活性炭、樹脂、天然礦物、廢棄物等作為吸附劑。但由于活性炭、樹脂價(jià)格昂貴，使用成本高；天然礦物、廢棄物容易造成二次污染。所以開發(fā)高效、廉價(jià)、來源廣泛、再生容易的吸附劑是目前研究的熱點(diǎn)。在最近幾年中，許多價(jià)格低廉而又有效的材料被用作處理染料污水的吸附劑。許多非傳統(tǒng)的低成本吸附劑，包括粘土材料、沸石、硅材料、生物吸附劑、殼聚糖、農(nóng)業(yè)、工業(yè)廢棄物等被得到廣泛地應(yīng)用。高分子復(fù)合材料因其具有大量的功能團(tuán)和高選擇性已被用作一種有效的吸附劑，但這種吸附劑也有自身的缺點(diǎn)，如不易從水溶液中分離等。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種功能二氧化硅納米材料、制備方法及其應(yīng)用，該功能二氧化硅納米材料可用作吸附劑，能夠更有效快速的處理染料廢水，同時(shí)功能二氧化硅納米材料中含有大量的季銨鹽使其吸附能力受溶液PH影響較小，可以在更寬的pH范圍內(nèi)使用，且易與水溶液分離。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種功能二氧化硅納米材料QPEI/Si02，其結(jié)構(gòu)示意式為
權(quán)利要求
1.一種功能二氧化娃納米材料QPEI/Si02,其結(jié)構(gòu)示意式為 式中Q為納米Si02。
2.功能二氧化硅納米材料QPEI/Si02作為吸附劑的應(yīng)用。
3.一種功能二氧化硅納米材料的制備方法，包括以下步驟 A、二氧化硅納米材料的表面改性將二氧化硅納米材料分散在醇中，量取適量的Y-氯丙基三乙氧基硅烷，加入反應(yīng)容器中，攪拌，加熱至醇沸點(diǎn)以上，回流反應(yīng)，使氯丙基耦合在二氧化硅納米材料表面；反應(yīng)完成后，離心分離，并用醇進(jìn)洗滌，洗滌后的產(chǎn)物干燥處理，得到氯丙基化的二氧化硅納米材料，即CP/Si02 ； B、表面改性的二氧化硅納米材料接枝聚乙烯亞胺將氯丙基化的二氧化硅納米材料分散到水中，加入適量的PEI，將混合液加熱，回流反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后對(duì)反應(yīng)液離心分離，并洗滌樣品，除去殘留的PEI，干燥后得到PEI/Si02納米材料； C、QPEI/Si02納米材料的合成將制得的PEI/Si02納米材料，加入適量的環(huán)氧丙烷，攪拌下冰浴反應(yīng)6 10 h后升溫至環(huán)氧丙烷沸點(diǎn)以上，蒸出未反應(yīng)的環(huán)氧丙烷，即得叔胺化的PEI/Si02納米材料；將適量醇倒入叔胺化的PEI/Si02納米材料中，加入適量的氯化芐，于5(Γ70 1下進(jìn)行回流反應(yīng)18 24 h，反應(yīng)結(jié)束后，過濾，用醇洗滌產(chǎn)物，干燥，得QPEI/Si02微粒，即最終制成功能二氧化硅納米材料。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于 所述步驟A中二氧化硅納米材料、Y-氯丙基三乙氧基硅烷、醇的質(zhì)量比為1:(O. 5^1) : (61)，二氧化硅納米材料粒度為9(T150 nm，回流反應(yīng)時(shí)間為8 12 h，干燥溫度為100 150 °C，干燥時(shí)間為12 24 h ； 所述步驟B中表面改性的二氧化硅納米材料、PEI在混合液中的濃度分別為0. Γ0. 15g/g和O. 2 O. 3 g/g ；回流反應(yīng)條件為:90 100 V回流反應(yīng)10 12 h，干燥溫度為60 100°C，干燥時(shí)間為8 12 h； 所述步驟C中PEI/Si02納米材料與環(huán)氧丙烷的質(zhì)量比為I: (4飛)，醇、叔胺化的PEI/SiO2、、氯化芐的質(zhì)量比為(2 3): I:(廣2);干燥條件為6(T10(TC下干燥24 h以上。
5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述步驟A、C中醇選自甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述步驟A中二氧化硅納米材料可以通過以下方法制備(1)、取適量醇、水、氨水混合均勻，制得混合液； (2)、向混合液中加入適量的正硅酸乙酯，1(T40°C反應(yīng)ClOh，將反應(yīng)液靜置一段時(shí)間后離心分離，干燥，制得二氧化硅納米材料。
7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中醇、水、氨的質(zhì)量比為(50^70) : (8^10) : O. 5，步驟(2)中正硅酸乙酯在混合液中的濃度為O. 025 O. 03 g/g，干燥條件為5(T90°C干燥6 10 h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種功能二氧化硅納米材料的制備及其應(yīng)用，該防腐劑以二氧化硅納米材料為載體表面接枝高分子銨；制備方法包括二氧化硅納米材料的表面改性、表面改性的二氧化硅納米材料接枝聚乙烯亞胺、QPEI/SiO2納米材料的合成、PEI-QPEI/SiO2納米材料的合成。本發(fā)明結(jié)合了二氧化硅納米材料和高分子材料的優(yōu)點(diǎn)，使季銨功能基團(tuán)在吸附劑表面相對(duì)集中，與陰離子染料(如甲基橙)形成大量的電子對(duì)，能夠更有效快速的處理染料廢水，該吸附劑可以在更寬的pH范圍內(nèi)使用。
文檔編號(hào)C08F292/00GK102847522SQ201210341900
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月15日
發(fā)明者劉金水, 馬詩(shī), 臧靈杰 申請(qǐng)人:安徽師范大學(xué)