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气凝胶在吸附与封存重金属上的应用.pdf

摘要
申请专利号:

CN201611092126.1

申请日:

2016.12.01

公开号:

太阳城集团CN106746692A

公开日:

2017.05.31

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C03C 14/00申请公布日:20170531|||实质审查的生效IPC(主分类):C03C 14/00申请日:20161201|||公开
IPC分类号: C03C14/00; C03C3/06; C02F1/28; C02F101/20(2006.01)N 主分类号: C03C14/00
申请人: 湖北硅金凝节能减排科技有限公司
发明人: 王天赋; 彭战军; 蔡宏强
地址: 433000 湖北省仙桃市经济开发区化工园区
优先权:
专利代理机构: 武汉河山金堂专利事务所(普通合伙) 42212 代理人: 胡清堂
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611092126.1

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2018.09.14|||2017.06.23|||2017.05.31

法律状态类型:

发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

摘要

气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,包括如下步骤:S1、将硅源与去离子水混合获得硅溶胶;再将含重金属离子的溶液加入硅溶胶内,搅拌均匀后,加入碱性催化剂、干燥控制化学添加剂后搅拌,静置获得湿凝胶;S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块,加入反应釜内,常温下加入极性溶剂,置入搅拌器内搅拌,溶剂交换,将交换后的溶液回收,循环使用;S3、加入表面改性剂至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内进行表面改性;S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶干燥,然后置于密闭容器内,烧结,以封闭重金属离子。其优点是:采用烧结的方法,高温加热凝胶,通过孔的坍塌使其烧结为二氧化硅玻璃,封闭凝胶的多孔结构,从而可使重金属封闭在玻璃内。

权利要求书

1.气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其特征在于:包括如下步骤:
S1、首先将硅源与去离子水混合获得硅溶胶;再将含重金属离子的溶液加入硅溶胶内,
搅拌均匀后,加入碱性催化剂、干燥控制化学添加剂后搅拌,静置获得湿凝胶;
S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块,加入反应釜内,常温下加入极性溶剂,置入搅拌器内
搅拌,升温至50~70℃时保持温度恒定,溶剂交换,将交换后的溶液回收,循环使用;
S3、加入表面改性剂至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内,进行表面改性;
S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶干燥,然后置于密闭容器内,烧结,使得凝胶烧结为
二氧化碳玻璃,封闭凝胶的多孔结构,从而使得重金属封闭于玻璃内。
2.根据权利要求1所述气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其特征在于:步骤S1中,
硅源是模数为3~5的水玻璃,且硅源与去离子水的质量比为1:1~1:4。
3.根据权利要求1所述气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其特征在于:步骤S1中,
碱性催化剂与气凝胶的质量比为0.1~2;干燥控制化学添加剂与气凝胶的质量比为0.01~
0.1。
4.根据权利要求1所述气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其特征在于:步骤S1中,
获得的硅溶胶PH为3~4,且加入硅溶胶内含重金属离子溶液的PH值为3~4。
5.根据权利要求1所述气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其特征在于:碱性催化剂
为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其特征在于:步骤S2中,
搅拌太阳城集团为10~20min;溶剂交换太阳城集团为8~12h。
7.根据权利要求1所述气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其特征在于:步骤S3中,
表面改性剂与湿凝胶的质量比为0.1~0.2,改性太阳城集团为10~13h。
8.根据权利要求1所述气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其特征在于:步骤S3中,
表面改性剂为三甲基氯硅烷、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
的一种或多种;且表面改性剂与气凝胶的质量比为0.1~0.2。
9.根据权利要求1所述气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其特征在于:步骤S4中,
干燥温度为80~120℃,太阳城集团为11~14h。
10.根据权利要求1所述气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其特征在于:步骤S4中,
烧结温度为1000~2000℃,烧结太阳城集团为500~600min。

说明书

气凝胶在吸附与封存重金属上的应用

技术领域

本发明属于重金属技术领域,具体地说是气凝胶在吸附与封存重金属上的应用。

背景技术

现代人工作和生活在压力巨大的环境里,精神压力,肢体疲劳,膳食结构不合理,
环境污染,生活没有规律,加上吸烟、酗酒和滥用药物等因素,使得身体经常处于亚健康状
态,患病几率越来越高,患恶性疾病人数也节节攀升;而重金属,例如金、银、铜、铅等存在于
人们日常生活中,随处可见;例如在自来水、工业废水中等等,在人们使用过程中,这些重金
属在水中不能被分解,人饮用后毒性放大,与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物,
因此,如何有效封存水中重金属是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术缺陷,本发明利用气凝胶的多孔特性吸附溶液中的重金属后,
对气凝胶进行烧结,以封闭重金属于气凝胶气孔中的气凝胶在吸附与封存重金属上的应
用。

气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,包括如下步骤:

S1、首先将硅源与去离子水混合获得硅溶胶;再将含重金属离子的溶液加入硅溶
胶内,搅拌均匀后,加入碱性催化剂、干燥控制化学添加剂后搅拌,静置获得湿凝胶;

S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块,加入反应釜内,常温下加入极性溶剂,置入搅拌
器内搅拌,升温至50~70℃时保持温度恒定,溶剂交换,将交换后的溶液回收,循环使用;

S3、加入表面改性剂至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内,进行表面改性;

S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶干燥,然后置于密闭容器内,烧结,使得凝胶烧
结为二氧化碳玻璃,封闭凝胶的多孔结构,从而使得重金属封闭于玻璃内。

一种凝胶在吸附与封存重金属上的应用,其优点是:凝胶主要成分为二氧化硅,本
发明采用烧结的方法,高温加热凝胶,通过孔的坍塌使其烧结为二氧化硅玻璃,封闭凝胶的
多孔结构,从而可使重金属封闭在玻璃内;二氧化硅玻璃由于其不含硼相较于普通的玻璃
呈现出更好的力学特性、低热膨胀和良好的抗热冲击性能,可成为重金属离子很有希望的
候选材料。

具体实施方式

气凝胶在吸附与封存重金属上的应用,包括如下步骤:

S1、首先将硅源与去离子水混合获得硅溶胶;再将含重金属离子的溶液加入硅溶
胶内,搅拌均匀后,加入碱性催化剂、干燥控制化学添加剂后搅拌,静置获得湿凝胶;

优选地,步骤S1中,硅源是模数为3~5的水玻璃,且硅源与去离子水的质量比为1:
1~1:4;

优选地,步骤S1中,碱性催化剂为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾中的一种或多种;

优选地,步骤S1中,碱性催化剂与气凝胶的质量比为0.1~2;干燥控制化学添加剂
与气凝胶的质量比为0.01~0.1;

优选地,步骤S1中,获得的硅溶胶PH为3~4,且加入硅溶胶内含重金属离子溶液的
PH值为3~4;

优选地,步骤S1中,搅拌太阳城集团均为1~3min;

优选地,步骤S1中,静置获得湿凝胶太阳城集团为10~60min。

S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块,加入反应釜内,常温下加入极性溶剂,置入搅拌
器内搅拌,升温至50~70℃时保持温度恒定,溶剂交换,将交换后的溶液回收,循环使用;

优选地,步骤S2中,搅拌太阳城集团为10~20min;

优选地,步骤S2中,极性溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇中的一种。

优选地,步骤S2中,溶剂交换太阳城集团为8~12h;

S3、加入表面改性剂至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内,进行表面改性;

优选地,步骤S3中,表面改性剂与湿凝胶的质量比为0.1~0.2,改性太阳城集团为10~
13h;

优选地,步骤S3中,表面改性剂为三甲基氯硅烷、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种或多种;且表面改性剂与气凝胶的质量比为0.1~0.2。

S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶干燥,然后置于密闭容器内,烧结,使得凝胶烧
结为二氧化碳玻璃,封闭凝胶的多孔结构,从而使得重金属封闭于玻璃内。

优选地,步骤S4中,干燥温度为80~120℃,太阳城集团为11~14h;

优选地,步骤S4中,烧结温度为1000~2000℃,烧结太阳城集团为500~600min。

以下就实施例对本发明作进一步说明:

实施例一

S1、首先取1重量份模数为3的水玻璃与1重量份去离子水混合均匀,以获得PH为4
的硅溶胶;再将PH为4的含重金属离子溶液加入获得的硅溶胶内,搅拌3min使其均匀后,加
入0.05重量份氢氧化钠、0.1重量份干燥控制化学添加剂后搅拌2min,静置30min后获得湿
凝胶;

S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块,加入反应釜内,常温下加入甲醇,置入搅拌器内
搅拌20min后,加热升温60℃时保持恒温,溶剂交换9h后,将交换后的溶液回收,循环使用;

S3、加入0.5重量份三甲基氯硅烷至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内,改性12h;

S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶在鼓风烘箱内干燥,干燥温度为100℃,太阳城集团为
11h,然后置于密闭容器内,在2000℃条件下烧结600min,使得凝胶烧结为二氧化碳玻璃,封
闭凝胶的多孔结构,从而使得重金属封闭于玻璃内。

实施例二

S1、首先取1重量份模数为3的水玻璃与2重量份去离子水混合均匀,以获得PH为3
的硅溶胶;再将PH为3的含重金属离子溶液加入获得的硅溶胶内,搅拌2min使其均匀后,加
入0.05重量份氨水、0.1重量份干燥控制化学添加剂后搅拌3min,静置45min后获得湿凝胶;

S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块,加入反应釜内,常温下加入乙二醇,置入搅拌器
内搅拌10min后,加热升温50℃时保持恒温,溶剂交换12h后,将交换后的溶液回收,循环使
用;

S3、加入0.5重量份六甲基二硅氮烷至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内,改性
10h;

S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶在鼓风烘箱内干燥,干燥温度为80℃,太阳城集团为
14h,然后置于密闭容器内,在1000℃条件下烧结500min,使得凝胶烧结为二氧化碳玻璃,封
闭凝胶的多孔结构,从而使得重金属封闭于玻璃内。

实施例三

S1、首先取1重量份模数为3的水玻璃与4重量份去离子水混合均匀,以获得PH为4
的硅溶胶;再将PH为4的含重金属离子溶液加入获得的硅溶胶内,搅拌1min使其均匀后,加
入0.05重量份氢氧化钾、0.1重量份干燥控制化学添加剂后搅拌2min,静置60min后获得湿
凝胶;

S2、将步骤S1获得的湿凝胶切块,加入反应釜内,常温下加入异丙醇,置入搅拌器
内搅拌15min后,加热升温70℃时保持恒温,溶剂交换12h后,将交换后的溶液回收,循环使
用;

S3、加入0.5重量份六甲基硅氧烷至步骤S2进行溶剂交换后的湿凝胶内,改性13h;

S4、将步骤S3进行改性后的湿凝胶在鼓风烘箱内干燥,干燥温度为120℃,太阳城集团为
12h,然后置于密闭容器内,在1500℃条件下烧结550min,使得凝胶烧结为二氧化碳玻璃,封
闭凝胶的多孔结构,从而使得重金属封闭于玻璃内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和
原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

关 键 词:
凝胶 吸附 封存 重金属 应用
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