本發(fā)明屬于重金屬技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是氣凝膠在吸附與封存重金屬上的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代人工作和生活在壓力巨大的環(huán)境里，精神壓力，肢體疲勞，膳食結(jié)構(gòu)不合理，環(huán)境污染，生活沒有規(guī)律，加上吸煙、酗酒和濫用藥物等因素，使得身體經(jīng)常處于亞健康狀態(tài)，患病幾率越來越高，患惡性疾病人數(shù)也節(jié)節(jié)攀升；而重金屬，例如金、銀、銅、鉛等存在于人們?nèi)粘Ｉ钪?，隨處可見；例如在自來水、工業(yè)廢水中等等，在人們使用過程中，這些重金屬在水中不能被分解，人飲用后毒性放大，與水中的其他毒素結(jié)合生成毒性更大的有機(jī)物，因此，如何有效封存水中重金屬是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明利用氣凝膠的多孔特性吸附溶液中的重金屬后，對(duì)氣凝膠進(jìn)行燒結(jié)，以封閉重金屬于氣凝膠氣孔中的氣凝膠在吸附與封存重金屬上的應(yīng)用。

氣凝膠在吸附與封存重金屬上的應(yīng)用，包括如下步驟：

S1、首先將硅源與去離子水混合獲得硅溶膠；再將含重金屬離子的溶液加入硅溶膠內(nèi)，攪拌均勻后，加入堿性催化劑、干燥控制化學(xué)添加劑后攪拌，靜置獲得濕凝膠；

S2、將步驟S1獲得的濕凝膠切塊，加入反應(yīng)釜內(nèi)，常溫下加入極性溶劑，置入攪拌器內(nèi)攪拌，升溫至50～70℃時(shí)保持溫度恒定，溶劑交換，將交換后的溶液回收，循環(huán)使用；

S3、加入表面改性劑至步驟S2進(jìn)行溶劑交換后的濕凝膠內(nèi)，進(jìn)行表面改性；

S4、將步驟S3進(jìn)行改性后的濕凝膠干燥，然后置于密閉容器內(nèi)，燒結(jié)，使得凝膠燒結(jié)為二氧化碳玻璃，封閉凝膠的多孔結(jié)構(gòu)，從而使得重金屬封閉于玻璃內(nèi)。

一種凝膠在吸附與封存重金屬上的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是：凝膠主要成分為二氧化硅，本發(fā)明采用燒結(jié)的方法，高溫加熱凝膠，通過孔的坍塌使其燒結(jié)為二氧化硅玻璃，封閉凝膠的多孔結(jié)構(gòu)，從而可使重金屬封閉在玻璃內(nèi)；二氧化硅玻璃由于其不含硼相較于普通的玻璃呈現(xiàn)出更好的力學(xué)特性、低熱膨脹和良好的抗熱沖擊性能，可成為重金屬離子很有希望的候選材料。

具體實(shí)施方式

氣凝膠在吸附與封存重金屬上的應(yīng)用，包括如下步驟：

S1、首先將硅源與去離子水混合獲得硅溶膠；再將含重金屬離子的溶液加入硅溶膠內(nèi)，攪拌均勻后，加入堿性催化劑、干燥控制化學(xué)添加劑后攪拌，靜置獲得濕凝膠；

優(yōu)選地，步驟S1中，硅源是模數(shù)為3～5的水玻璃，且硅源與去離子水的質(zhì)量比為1:1～1:4；

優(yōu)選地，步驟S1中，堿性催化劑為氫氧化鈉、氨水、氫氧化鉀中的一種或多種；

優(yōu)選地，步驟S1中，堿性催化劑與氣凝膠的質(zhì)量比為0.1～2；干燥控制化學(xué)添加劑與氣凝膠的質(zhì)量比為0.01～0.1；

優(yōu)選地，步驟S1中，獲得的硅溶膠PH為3～4，且加入硅溶膠內(nèi)含重金屬離子溶液的PH值為3～4；

優(yōu)選地，步驟S1中，攪拌時(shí)間均為1～3min；

優(yōu)選地，步驟S1中，靜置獲得濕凝膠時(shí)間為10～60min。

S2、將步驟S1獲得的濕凝膠切塊，加入反應(yīng)釜內(nèi)，常溫下加入極性溶劑，置入攪拌器內(nèi)攪拌，升溫至50～70℃時(shí)保持溫度恒定，溶劑交換，將交換后的溶液回收，循環(huán)使用；

優(yōu)選地，步驟S2中，攪拌時(shí)間為10～20min；

優(yōu)選地，步驟S2中，極性溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇中的一種。

優(yōu)選地，步驟S2中，溶劑交換時(shí)間為8～12h；

S3、加入表面改性劑至步驟S2進(jìn)行溶劑交換后的濕凝膠內(nèi)，進(jìn)行表面改性；

優(yōu)選地，步驟S3中，表面改性劑與濕凝膠的質(zhì)量比為0.1～0.2，改性時(shí)間為10～13h；

優(yōu)選地，步驟S3中，表面改性劑為三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基硅氧烷，3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種；且表面改性劑與氣凝膠的質(zhì)量比為0.1～0.2。

S4、將步驟S3進(jìn)行改性后的濕凝膠干燥，然后置于密閉容器內(nèi)，燒結(jié)，使得凝膠燒結(jié)為二氧化碳玻璃，封閉凝膠的多孔結(jié)構(gòu)，從而使得重金屬封閉于玻璃內(nèi)。

優(yōu)選地，步驟S4中，干燥溫度為80～120℃，時(shí)間為11～14h；

優(yōu)選地，步驟S4中，燒結(jié)溫度為1000～2000℃，燒結(jié)時(shí)間為500～600min。

以下就實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

實(shí)施例一

S1、首先取1重量份模數(shù)為3的水玻璃與1重量份去離子水混合均勻，以獲得PH為4的硅溶膠；再將PH為4的含重金屬離子溶液加入獲得的硅溶膠內(nèi)，攪拌3min使其均勻后，加入0.05重量份氫氧化鈉、0.1重量份干燥控制化學(xué)添加劑后攪拌2min，靜置30min后獲得濕凝膠；

S2、將步驟S1獲得的濕凝膠切塊，加入反應(yīng)釜內(nèi)，常溫下加入甲醇，置入攪拌器內(nèi)攪拌20min后，加熱升溫60℃時(shí)保持恒溫，溶劑交換9h后，將交換后的溶液回收，循環(huán)使用；

S3、加入0.5重量份三甲基氯硅烷至步驟S2進(jìn)行溶劑交換后的濕凝膠內(nèi)，改性12h；

S4、將步驟S3進(jìn)行改性后的濕凝膠在鼓風(fēng)烘箱內(nèi)干燥，干燥溫度為100℃，時(shí)間為11h，然后置于密閉容器內(nèi)，在2000℃條件下燒結(jié)600min，使得凝膠燒結(jié)為二氧化碳玻璃，封閉凝膠的多孔結(jié)構(gòu)，從而使得重金屬封閉于玻璃內(nèi)。

實(shí)施例二

S1、首先取1重量份模數(shù)為3的水玻璃與2重量份去離子水混合均勻，以獲得PH為3的硅溶膠；再將PH為3的含重金屬離子溶液加入獲得的硅溶膠內(nèi)，攪拌2min使其均勻后，加入0.05重量份氨水、0.1重量份干燥控制化學(xué)添加劑后攪拌3min，靜置45min后獲得濕凝膠；

S2、將步驟S1獲得的濕凝膠切塊，加入反應(yīng)釜內(nèi)，常溫下加入乙二醇，置入攪拌器內(nèi)攪拌10min后，加熱升溫50℃時(shí)保持恒溫，溶劑交換12h后，將交換后的溶液回收，循環(huán)使用；

S3、加入0.5重量份六甲基二硅氮烷至步驟S2進(jìn)行溶劑交換后的濕凝膠內(nèi)，改性10h；

S4、將步驟S3進(jìn)行改性后的濕凝膠在鼓風(fēng)烘箱內(nèi)干燥，干燥溫度為80℃，時(shí)間為14h，然后置于密閉容器內(nèi)，在1000℃條件下燒結(jié)500min，使得凝膠燒結(jié)為二氧化碳玻璃，封閉凝膠的多孔結(jié)構(gòu)，從而使得重金屬封閉于玻璃內(nèi)。

實(shí)施例三

S1、首先取1重量份模數(shù)為3的水玻璃與4重量份去離子水混合均勻，以獲得PH為4的硅溶膠；再將PH為4的含重金屬離子溶液加入獲得的硅溶膠內(nèi)，攪拌1min使其均勻后，加入0.05重量份氫氧化鉀、0.1重量份干燥控制化學(xué)添加劑后攪拌2min，靜置60min后獲得濕凝膠；

S2、將步驟S1獲得的濕凝膠切塊，加入反應(yīng)釜內(nèi)，常溫下加入異丙醇，置入攪拌器內(nèi)攪拌15min后，加熱升溫70℃時(shí)保持恒溫，溶劑交換12h后，將交換后的溶液回收，循環(huán)使用；

S3、加入0.5重量份六甲基硅氧烷至步驟S2進(jìn)行溶劑交換后的濕凝膠內(nèi)，改性13h；

S4、將步驟S3進(jìn)行改性后的濕凝膠在鼓風(fēng)烘箱內(nèi)干燥，干燥溫度為120℃，時(shí)間為12h，然后置于密閉容器內(nèi)，在1500℃條件下燒結(jié)550min，使得凝膠燒結(jié)為二氧化碳玻璃，封閉凝膠的多孔結(jié)構(gòu)，從而使得重金屬封閉于玻璃內(nèi)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。