本發(fā)明涉及硅砂改性
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種改性多孔硅砂的制備方法。
背景技術(shù)：
：硅砂是制作玻璃的主要原料，其主要成分是二氧化硅，純度高、耐酸溶的硅砂(又稱石英砂)還可以用作水處理的濾床材料，文獻(xiàn)報(bào)道，硅砂可以吸附廢水中的金屬離子及有機(jī)污染物，將廢水經(jīng)過過濾后得到凈化。硅砂的表面積大小對于離子及有機(jī)物的吸附有重要的影響。研究表明，通常硅砂的表面積都比較小，為增加硅砂表面積，常用的方法是對其表面進(jìn)行包覆改性，如將殼聚糖包覆在硅砂表面，將其用于工業(yè)胺的水溶液中作為去除重金屬離子的吸附劑，對溶液中的cr、fe、pd有較好的吸附效果；利用氧化鐵涂層對硅砂進(jìn)行改性，改性后的硅砂比表面積較原硅砂增加了12.35倍。現(xiàn)有技術(shù)的改性雖然起到了較好的效果，但同時(shí)向硅砂中引入了新物質(zhì)，帶來了雜質(zhì)，對硅砂的后續(xù)重復(fù)利用起到很大的阻礙作用，造成資源浪費(fèi)或者回收成本大。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：(一)解決的技術(shù)問題針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種改性多孔硅砂的制備方法，使得硅砂的表面積大大增加，具有較強(qiáng)的吸附效果，同時(shí)沒有給硅砂引入新的雜質(zhì)，有利于硅砂的重復(fù)再利用。(二)技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種改性多孔硅砂的制備方法，包括以下步驟：(1)將硅砂溶于草酸溶液中浸泡5-6h，超聲清洗；(2)將清洗后的硅砂溶于氫氟酸溶液中浸泡20-30min，清洗；其中，氫氟酸溶液濃度為0.1mol/l，浸泡溫度為55-65℃；(3)將步驟(2)清洗后的硅砂溶于包覆溶液中進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為2-3h，包覆溶液溫度為45-50℃；所述包覆溶液為二氧化硅和pvp溶液的混合溶液，所述二氧化硅為納米二氧化硅，所述pvp溶液的制備方法為：將pvp溶解于去離子水中，加熱到88-95℃，配制成5-5.5％濃度的溶液，向溶液中加入硝基甲烷，攪拌均勻后將混合溶液升高到120-130℃，保溫6-8h，冷卻，制得pvp溶液；(4)將包覆后的硅砂過濾，烘干，放入ar/h2氣氛爐中在650-750℃燒結(jié)3-5h，自然冷卻，制得改性多孔硅砂。優(yōu)選的，所述步驟(1)中草酸濃度為10-15％。優(yōu)選的，所述步驟(3)操作方法為：將包覆溶液加熱到45-50℃，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速設(shè)為90-120r/min，將硅砂放入45-50℃烘箱中保溫30min，向包覆溶液中緩慢加入硅砂，保證溶液的溫度維持不變，硅砂加入完畢后攪拌2-3h。優(yōu)選的，所述步驟(3)中二氧化硅與pvp的質(zhì)量比為5:2。(三)有益效果本發(fā)明提供了一種改性多孔硅砂的制備方法，首先用草酸溶液浸泡除去硅砂表面的雜質(zhì)，再用氫氟酸刻蝕硅砂表面，暴露內(nèi)部硅砂，使硅砂形成更多的對外結(jié)合鍵，有利于后續(xù)包覆的進(jìn)行；然后對硅砂開始包覆，包覆溶液選用二氧化硅和pvp的混合溶液，二氧化硅能夠很好的和硅砂基體結(jié)合，并和pvp一起包覆在硅砂表面，最后通過燒結(jié)工藝時(shí)，pvp反應(yīng)生成二氧化碳和水蒸氣，從而在硅砂表面留下孔洞，增加硅砂的比表面積；整個(gè)方法簡單，易操作，能在硅砂表面形成完美的孔洞，增大硅砂的比表面積，有利于硅砂的吸附除雜，同時(shí)沒有給硅砂引入新的雜質(zhì)，方便硅砂的重復(fù)利用，節(jié)約資源。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1：一種改性多孔硅砂的制備方法，包括以下步驟：(1)將硅砂溶于草酸溶液中浸泡5h，超聲清洗；(2)將清洗后的硅砂溶于氫氟酸溶液中浸泡20min，清洗；其中，氫氟酸溶液濃度為0.1mol/l，浸泡溫度為55℃；(3)將步驟(2)清洗后的硅砂溶于包覆溶液中進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，包覆溶液溫度為45℃；所述包覆溶液為二氧化硅和pvp溶液的混合溶液，所述二氧化硅為納米二氧化硅，所述pvp溶液的制備方法為：將pvp溶解于去離子水中，加熱到88℃，配制成5.5％濃度的溶液，向溶液中加入硝基甲烷，攪拌均勻后將混合溶液升高到120℃，保溫6h，冷卻，制得pvp溶液；(4)將包覆后的硅砂過濾，烘干，放入ar/h2氣氛爐中在650℃燒結(jié)3h，自然冷卻，制得改性多孔硅砂。所述步驟(1)中草酸濃度為15％。所述步驟(3)操作方法為：將包覆溶液加熱到45℃，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速設(shè)為90r/min，將硅砂放入45℃烘箱中保溫30min，向包覆溶液中緩慢加入硅砂，保證溶液的溫度維持不變，硅砂加入完畢后攪拌2h。所述步驟(3)中二氧化硅與pvp的質(zhì)量比為5:2。實(shí)施例2：一種改性多孔硅砂的制備方法，包括以下步驟：(1)將硅砂溶于草酸溶液中浸泡6h，超聲清洗；(2)將清洗后的硅砂溶于氫氟酸溶液中浸泡30min，清洗；其中，氫氟酸溶液濃度為0.1mol/l，浸泡溫度為58℃；(3)將步驟(2)清洗后的硅砂溶于包覆溶液中進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為2h，包覆溶液溫度為48℃；所述包覆溶液為二氧化硅和pvp溶液的混合溶液，所述二氧化硅為納米二氧化硅，所述pvp溶液的制備方法為：將pvp溶解于去離子水中，加熱到90℃，配制成5.2％濃度的溶液，向溶液中加入硝基甲烷，攪拌均勻后將混合溶液升高到125℃，保溫7h，冷卻，制得pvp溶液；(4)將包覆后的硅砂過濾，烘干，放入ar/h2氣氛爐中在700℃燒結(jié)4h，自然冷卻，制得改性多孔硅砂。所述步驟(1)中草酸濃度為10％。所述步驟(3)操作方法為：將包覆溶液加熱到48℃，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速設(shè)為100r/min，將硅砂放入48℃烘箱中保溫30min，向包覆溶液中緩慢加入硅砂，保證溶液的溫度維持不變，硅砂加入完畢后攪拌3h。所述步驟(3)中二氧化硅與pvp的質(zhì)量比為5:2。實(shí)施例3：一種改性多孔硅砂的制備方法，包括以下步驟：(1)將硅砂溶于草酸溶液中浸泡5h，超聲清洗；(2)將清洗后的硅砂溶于氫氟酸溶液中浸泡25min，清洗；其中，氫氟酸溶液濃度為0.1mol/l，浸泡溫度為62℃；(3)將步驟(2)清洗后的硅砂溶于包覆溶液中進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為3h，包覆溶液溫度為50℃；所述包覆溶液為二氧化硅和pvp溶液的混合溶液，所述二氧化硅為納米二氧化硅，所述pvp溶液的制備方法為：將pvp溶解于去離子水中，加熱到92℃，配制成5.5％濃度的溶液，向溶液中加入硝基甲烷，攪拌均勻后將混合溶液升高到130℃，保溫8h，冷卻，制得pvp溶液；(4)將包覆后的硅砂過濾，烘干，放入ar/h2氣氛爐中在750℃燒結(jié)5h，自然冷卻，制得改性多孔硅砂。所述步驟(1)中草酸濃度為13％。所述步驟(3)操作方法為：將包覆溶液加熱到50℃，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速設(shè)為110r/min，將硅砂放入50℃烘箱中保溫30min，向包覆溶液中緩慢加入硅砂，保證溶液的溫度維持不變，硅砂加入完畢后攪拌2h。實(shí)施例4：一種改性多孔硅砂的制備方法，包括以下步驟：(1)將硅砂溶于草酸溶液中浸泡6h，超聲清洗；(2)將清洗后的硅砂溶于氫氟酸溶液中浸泡20min，清洗；其中，氫氟酸溶液濃度為0.1mol/l，浸泡溫度為65℃；(3)將步驟(2)清洗后的硅砂溶于包覆溶液中進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間為2h，包覆溶液溫度為45℃；所述包覆溶液為二氧化硅和pvp溶液的混合溶液，所述二氧化硅為納米二氧化硅，所述pvp溶液的制備方法為：將pvp溶解于去離子水中，加熱到95℃，配制成5％濃度的溶液，向溶液中加入硝基甲烷，攪拌均勻后將混合溶液升高到125℃，保溫7h，冷卻，制得pvp溶液；(4)將包覆后的硅砂過濾，烘干，放入ar/h2氣氛爐中在700℃燒結(jié)5h，自然冷卻，制得改性多孔硅砂。所述步驟(1)中草酸濃度為12％。所述步驟(3)操作方法為：將包覆溶液加熱到45℃，開啟攪拌，轉(zhuǎn)速設(shè)為120r/min，將硅砂放入45℃烘箱中保溫30min，向包覆溶液中緩慢加入硅砂，保證溶液的溫度維持不變，硅砂加入完畢后攪拌3h。采用多點(diǎn)bet表面積測試測量改性硅砂與未改性硅砂的比表面積，結(jié)果如下：比表面積(m2/g)改性與未改性比表面積之比(倍)原硅砂0.052實(shí)施例11.45628實(shí)施例21.45227.92實(shí)施例31.44827.85實(shí)施例41.45327.94由上表可知，本發(fā)明制備的改性硅砂大大的增加了硅砂的比表面積。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。當(dāng)前第1頁12