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专利号: 2020100657682
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.羟基磷灰石改性介孔二氧化硅吸附材料在吸附二价阳离子中的应用;

所述羟基磷灰石改性介孔二氧化硅吸附材料的制备方法,包括步骤如下:(1)生物质材料除杂:将生物质材料粉碎,置于去离子水中浸泡过夜,过滤后用稀盐酸煮沸生物质材料,用去离子水清洗至中性,然后将洗净的生物质粉末在110‑130℃下烘干;

(2)生物质材料热解:将步骤(1)制备的生物质粉末置于坩埚中放入马弗炉中煅烧,热解的气体环境为空气,热解温度为500‑700℃,热解时间为2‑6h,得到生物质灰;

(3)介孔二氧化硅的制备:采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)或聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)作为模板剂;将模板剂、步骤(2)制备的生物质灰和去离子水混合,用NaOH或HCl调节混合液pH至6.0‑8.0;将上述溶液在80℃下5‑50r/min搅拌3‑

5h,溶液混合完全后,将其转移至有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,110℃以上反应5‑

10h,反应完成后冷却,然后将反应物固液分离,用去离子水洗涤固体反应物,然后干燥固体反应物,将干燥后的固体反应物置于马弗炉煅烧,温度为500‑700℃,时间为3‑7h,以除去模板剂,最终得到介孔二氧化硅;

(4)羟基磷灰石改性介孔二氧化硅,包括如下步骤:①将介孔二氧化硅、质量浓度85%浓磷酸、去离子水混合均匀制得悬浊溶液作为溶液A;

上述组分的混合顺序:先将质量浓度85%浓磷酸与去离子水混合均匀,然后加入介孔二氧化硅;

②将氢氧化钙、去离子水混合均匀制得悬浊溶液作为溶液B;

③将溶液A和溶液B混合,使得混合液中反应初始介孔二氧化硅:H3PO4:Ca(OH)2的摩尔比为(1‑10):6:10,磷酸的摩尔浓度为0.075‑0.3mol/L;在溶液混合后,持续搅拌并调节混合溶液pH至8.0‑10.0,待pH值恒定不变,即为反应完成;然后将混合液固液分离,将固体反应物用乙醇冲洗,然后进行干燥,即得羟基磷灰石改性介孔二氧化硅;

步骤(1)中所述的生物质材料为富含硅元素的农业废弃物。

2.如权利要求1所述应用,其特征在于,步骤(1)中所述的生物质材料为稻壳、稻秸和玉米秸秆。

3.如权利要求2所述应用,其特征在于,步骤(1)中生物质材料粉碎后,选择10‑80目之间的生物质粉末;

步骤(1)中稀盐酸煮沸时间为4h。

4.如权利要求1所述应用,其特征在于,步骤(2)中热解温度为600℃;

步骤(2)中热解时间为4h。

5.如权利要求1所述应用,其特征在于,所述步骤(3)中十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为模板剂时,模板剂:生物质灰:去离子水的摩尔比为0.6:2:130、0.8:2:130或1.0:2:130之一。

6.如权利要求1所述应用,其特征在于,所述步骤(3)中聚环氧乙烷‑聚环氧丙烷‑聚环氧乙烷三嵌段共聚物(P123)作为模板剂时,模板剂:生物质灰:去离子水的摩尔比0.017:1:

136。

7.如权利要求1所述应用,其特征在于,所述步骤(3)中反应物在马弗炉中的煅烧温度为600℃;

所述步骤(3)中反应物在马弗炉中的煅烧时间为5h。

8.如权利要求1所述应用,其特征在于,所述步骤③混合液中反应初始介孔二氧化硅:H3PO4:Ca(OH)2的摩尔比为1:6:10,磷酸的摩尔浓度为0.15mol/L。

9.如权利要求1所述应用,其特征在于,所述步骤③中用0.1M的NaOH溶液调节溶液A和溶液B的混合液pH至10.0。

10.如权利要求1‑9任一项所述应用,其特征在于,所述羟基磷灰石改性介孔二氧化硅

2+

在去除废水中Cd 的应用。

2+

11.如权利要求10所述应用,其特征在于,去除废水中Cd 的具体步骤如下:

2+

取羟基磷灰石改性介孔二氧化硅吸附材料,加入含有Cd 的废水中,加入质量浓度为

0.5‑1.5g/L,混匀吸附,吸附完成后去除吸附材料;

调节废水pH为6‑7。

12.如权利要求11所述应用,其特征在于,调节废水温度为25℃。

13.羟基磷灰石改性生物质吸附剂在吸附二价阳离子中的应用;

所述羟基磷灰石改性生物质吸附剂的制备方法,其特征在于,包括步骤如下:

1)生物质材料除杂:将生物质材料粉碎,置于去离子水中浸泡过夜,过滤后将生物质材料放入稀盐酸中煮沸,用去离子水清洗至中性,然后将洗净的生物质粉末在110‑130℃下烘干;

2)羟基磷灰石改性生物质吸附剂,包括如下步骤:a 将生物质粉末、质量浓度85%浓磷酸、去离子水混合均匀制得悬浊溶液作为溶液A;上述组分的混合顺序:先将质量浓度85%浓磷酸与去离子水混合均匀,然后加入生物质粉末;

b将氢氧化钙、去离子水混合均匀制得悬浊溶液作为溶液B;

c将溶液A和溶液B混合,使得混合液中反应初始生物质粉末:H3PO4:Ca(OH)2的摩尔比为(1‑10):6:10,磷酸的摩尔浓度为0.075‑0.3mol/L;在溶液混合后,持续搅拌并调节混合溶液pH至8.0‑10.0,待pH值恒定不变,即为反应完成;然后将混合液固液分离,将固体反应物用乙醇冲洗,然后进行干燥,即得羟基磷灰石改性生物质吸附剂;

步骤1)中所述的生物质材料为富含硅元素的农业废弃物。

14.如权利要求13所述应用,其特征在于,步骤1)中所述的生物质材料为稻壳。

15.如权利要求14所述应用,其特征在于,步骤1)中生物质材料粉碎后,选择10‑80目之间的生物质粉末;

步骤1)中稀盐酸煮沸时间为4h。

16.如权利要求14所述应用,其特征在于,所述步骤c 混合液中反应初始生物质粉末:H3PO4:Ca(OH)2的摩尔比为1:6:10,混合液中磷酸的摩尔浓度为0.15mol/L;

所述步骤c中用0.1M的NaOH溶液调节溶液A和溶液B的混合液pH至10.0。

17.如权利要求13所述应用,其特征在于,所述羟基磷灰石改性生物质吸附剂在去除废

2+

水中Cd 的应用。

2+

18.如权利要求17所述应用,其特征在于,去除废水中Cd 的具体步骤如下:

2+

取羟基磷灰石改性生物质吸附剂,加入含有Cd 的废水中,加入质量浓度为0.5‑1.5g/L,混匀吸附,吸附完成后去除吸附材料;

调节废水pH为6‑7。

19.如权利要求18所述应用,其特征在于,调节废水温度为25℃。