专利名称：一种新型硅胶复合物吸附分离材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型硅胶复合物吸附分离材料及其制备方法，具体涉及一种孔径 分布广、用于吸附疏水性物质的新型硅胶复合物吸附分离材料及其制备方法。
背景技术：
硅胶是一种高活性吸附材料，属非晶态物质，不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化 学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造方法不同 而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组分和物理结构，决定了它具有许多其他同类材料难 以取代的特点吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。硅胶根据其孔径的大小分为大孔硅胶、粗孔硅胶、b型硅胶、细孔硅胶。由于孔隙 结构的不同，因此它们的吸附性能各有特点。粗孔硅胶在相对湿度高的情况下有较高的吸 附量，细孔硅胶则在相对湿度较低的情况下吸附量高于粗孔硅胶，而b型硅胶由于孔结构 介于粗、细孔硅胶之间，其吸附量也介于粗、细孔之间。大孔硅胶一般用作催化剂载体、消光 齐U、牙膏磨料等。因此应根据不同的用途选择不同的品种。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种新型硅胶复合物吸附分离材料，该新型硅胶复合 物吸附分离材料可用于吸附气相或液相中的疏水性物质。本发明的目的之二在于提供一种新型硅胶复合物吸附分离材料的制备方法。其技术解决方案是一种新型硅胶复合物吸附分离材料，其中硅胶的含量为30 98wt%，介孔二氧化 硅材料的含量为2 70wt%。上述新型硅胶复合物吸附分离材料，由下述方法制备获得首先利用介孔硅材料 合成原粉和碱硅酸盐溶液制备硅胶介孔复合材料，该硅胶介孔复合材料中包含介孔硅材料 合成原粉，然后脱除硅胶介孔复合材料中的模板剂，再对脱除模板剂后的硅胶介孔复合材 料进行疏水性改造。一种新型硅胶复合物吸附分离材料的制备方法，包括以下步骤(1)将介孔硅材料合成原粉与碱硅酸盐溶液混合，再将混合液与无机酸作瞬时混 合，形成凝胶，然后对凝胶进行脱水步骤，制得硅胶介孔复合材料；或将介孔硅材料合成原 粉与无机酸混合，再将混合液与碱硅酸盐溶液瞬时混合，形成凝胶，然后对凝胶进行脱水步 骤，制得硅胶介孔复合材料；(2)将步骤(1)中制得的硅胶介孔复合材料放入醇酸复合溶液中，脱除模板剂；(3)对脱除模板剂后的硅胶介孔复合材料用偶联剂进行疏水改性，制得新型硅胶 复合物吸附分离材料。上述介孔硅材料合成原粉是含有模板剂的介孔硅材料，介孔硅材料合成原粉中模 板剂的含量为2 60% (以重量分数计)，在制备介孔硅材料合成原粉的过程中不包含高温焙烧或溶剂萃取步骤。上述步骤(2)中，所述醇酸复合溶液中的醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种或它们的混合物，酸选自无机酸和/或有机酸。上述步骤(3)中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂，其中优选碳链较长的
硅烷偶联剂，如十六烷基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷等。上述新型硅胶复合物吸附分离材料主要用于吸附气相和液相中的疏水性物质。本发明的有益技术效果是本发明利用介孔硅材料合成原粉和碱硅酸盐溶液制备得到包含介孔二氧化硅材 料的硅胶介孔复合材料，再经过脱除硅胶介孔复合材料中的模板剂，然后对脱除模板剂后 的硅胶介孔复合材料进行疏水性改造，得到具有微孔、介孔、大孔分布的疏水性较好的新型 硅胶复合物吸附分离材料。该新型硅胶复合物吸附分离材料比表面积大，对非极性或弱极 性物质吸附量大(吸附率大都在90%以上)，吸附选择性高，可用于吸附气相和液相中的疏 水性物质。另外，本发明工艺简单，工艺流程容易控制，生产成本低，有利于保护环境。
图1示出实施例1中所得新型硅胶复合物吸附分离材料对甲苯去除率随时间的变 化；图2示出实施例2中所得新型硅胶复合物吸附分离材料对甲苯去除率随时间的变 化；图3示出实施例3中所得新型硅胶复合物吸附分离材料对甲苯去除率随时间的变 化；图4示出实施例4中所得新型硅胶复合物吸附分离材料对甲苯去除率随时间的变 化。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例仅用于 对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员 可以根据本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。实施例1称取50克硅酸钠固体，加入水中配制成质量百分比浓度为20%的硅酸钠溶液，然 后向硅酸钠溶液中加入10克平均粒度为50 μ m的介孔硅材料合成原粉，充分搅拌，使不溶 于水的介孔硅材料固体粒子分散于硅酸钠溶液中，形成混合液；上述介孔硅材料合成原粉 中模板剂(表面活性剂)的含量为20%，且选取的介孔硅材料合成原粉在制备的过程中不 包含高温焙烧或溶剂萃取步骤，这样保证了所选材料具有高活性；然后向上述混合液中加 入5克浓度为30%的硫酸溶液，瞬时混合形成凝胶，接着对凝胶进行脱水，形成硅胶介孔复 合材料。将硅胶介孔复合材料放入乙醇的盐酸溶液(乙醇与盐酸的体积比为2 1)中浸 泡，脱除模板剂。最后将脱除模板剂后的硅胶介孔复合材料放入甲基三乙氧基硅烷中进行 疏水性改造4h，制得新型硅胶复合物吸附分离材料。实施例2
将9克平均粒度为80 μ m的介孔硅材料合成原粉与20克浓度为30 %的硫酸溶液 混合，充分搅拌，使不溶于水的介孔硅材料固体粒子分散于硫酸溶液中，形成混合液；其中 介孔硅材料合成原粉中模板剂(表面活性剂)的含量为30%，且选取的介孔硅材料合成原 粉在制备的过程中不包含高温焙烧或溶剂萃取步骤，这样保证了所选材料具有高活性；称 取50克硅酸钠固体，加入水中配制成质量百分比浓度为30%的硅酸钠溶液，然后将硅酸钠 溶液与上述混合液瞬时混合，形成凝胶，接着对凝胶进行脱水，形成硅胶介孔复合材料。将 硅胶介孔复合材料在甲醇的硝酸溶液(甲醇与硝酸的体积比为1 2)中浸泡，脱除模板 齐U。最后将脱除模板剂后的硅胶介孔复合材料放入苯基三甲氧基硅烷中浸泡4h，制得新型 硅胶复合物吸附分离材料。实施例3称取50克硅酸钠固体，加入水中配制成质量百分比浓度为40%的硅酸钠溶液，然 后向硅酸钠溶液中加入18克平均粒度为100 μ m的介孔硅材料合成原粉，充分搅拌，使不溶 于水的介孔硅材料固体粒子分散于硅酸钠溶液中，形成混合液；上述介孔硅材料合成原粉 中模板剂(表面活性剂)的含量为40%，且选取的介孔硅材料合成原粉在制备的过程中不 包含高温焙烧或溶剂萃取步骤，这样保证了所选材料具有高活性；然后向混合液中加入10 克浓度为30%的硝酸溶液，瞬时混合形成凝胶，接着对凝胶进行脱水，形成硅胶介孔复合材 料。将硅胶介孔复合材料放入丁醇的乙酸溶液(丁醇与乙酸的体积比为4 1)中浸泡，脱 除模板剂。最后将脱除模板剂后的硅胶介孔复合材料放入甲基三乙氧基硅烷中浸泡4h，制 得新型硅胶复合物吸附分离材料。实施例4称取50克硅酸钠固体，加入水中配制成质量百分比浓度为50%的硅酸钠溶液，然 后向硅酸钠溶液中加入20克平均粒度为120 μ m的介孔硅材料合成原粉，充分搅拌，使不溶 于水的介孔硅材料固体粒子分散于硅酸钠溶液中，形成混合液；上述介孔硅材料合成原粉 中模板剂(表面活性剂)的含量为50%，且选取的介孔硅材料合成原粉在制备的过程中不 包含高温焙烧或溶剂萃取步骤，这样保证了所选材料具有高活性；然后向混合液中加入15 克浓度为30%的盐酸溶液，瞬时混合形成凝胶，接着对凝胶进行脱水，形成硅胶介孔复合材 料。将硅胶介孔复合材料放入甲醇的盐酸溶液(甲醇与盐酸的体积比为4 1)中浸泡，脱 除模板剂。最后将脱除模板剂后的硅胶介孔复合材料放入甲基三乙氧基硅烷中进行疏水性 改造4h，制得新型硅胶复合物吸附分离材料。利用模拟气体吸附装置分别测定上述实施例中所制得的新型硅胶复合物吸附分 离材料对甲苯的吸附行为，用气相色谱仪检测气体中甲苯的浓度，如图1、2、3或4所示，分 别为实施例1、2、3、4中所得新型硅胶复合物吸附分离材料对甲苯去除率随时间的变化关 系，以上附图为新型硅胶复合物吸附分离材料用作甲苯吸附材料及其去除效果评价提供依据。
权利要求
一种新型硅胶复合物吸附分离材料，其特征在于该新型硅胶复合物吸附分离材料中硅胶的含量为30～98wt％，介孔二氧化硅材料的含量为2～70wt％。
2.如权利要求1所述的一种新型硅胶复合物吸附分离材料，其特征在于由下述方法制 备获得首先制备硅胶介孔复合材料，该硅胶介孔复合材料中包含介孔硅材料合成原粉，然 后脱除模板剂，再对脱除模板剂后的硅胶介孔复合材料进行疏水性改造。
3.一种新型硅胶复合物吸附分离材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)将介孔硅材料合成原粉与碱硅酸盐溶液混合，再将混合液与无机酸作瞬时混合，形 成凝胶，然后对凝胶进行脱水步骤，制得硅胶介孔复合材料；或将介孔硅材料合成原粉与无 机酸混合，再将混合液与碱硅酸盐溶液瞬时混合，形成凝胶，然后对凝胶进行脱水步骤，制 得硅胶介孔复合材料；(2)将步骤(1)中制得的硅胶介孔复合材料放入醇酸复合溶液中，脱除模板剂；(3)对脱除模板剂后的硅胶介孔复合材料用偶联剂进行疏水改性，制得新型硅胶复合 物吸附分离材料。
4.如权利要求3所述的一种新型硅胶复合物吸附分离材料的制备方法，其特征在于 所述介孔硅材料合成原粉是含有模板剂的介孔硅材料，介孔硅材料合成原粉中模板剂的含 量为2 60%，在制备介孔硅材料合成原粉的过程中不包含高温焙烧或溶剂萃取步骤。
5.如权利要求3所述的一种新型硅胶复合物吸附分离材料的制备方法，其特征在于 步骤(2)中，所述醇酸复合溶液中的醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种或它们的混合 物，酸选自无机酸和/或有机酸。
6.如权利要求3所述的一种新型硅胶复合物吸附分离材料的制备方法，其特征在于 步骤(3)中，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂。
7.如权利要求6所述的一种新型硅胶复合物吸附分离材料的制备方法，其特征在于 所述硅烷偶联剂为十六烷基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷。
8.如权利要求1至7任一权利要求所述的一种新型硅胶复合物吸附分离材料的用途， 其特征在于该新型硅胶复合物吸附分离材料主要用于吸附气相和液相中的疏水性物质。
全文摘要
本发明公开一种新型硅胶复合物吸附分离材料及其制备方法，具体涉及一种孔径分布广、用于吸附疏水性物质的新型硅胶复合物吸附分离材料及其制备方法。该新型硅胶复合物吸附分离材料中硅胶的含量为30～98wt％，介孔二氧化硅材料的含量为2～70wt％。其制备方法按以下步骤进行将介孔硅材料合成原粉与碱硅酸盐溶液混合，再将混合液与无机酸作瞬时混合，制得硅胶介孔复合材料，然后脱除模板剂，再对脱除模板剂后的硅胶介孔复合材料用偶联剂进行疏水改性，制得新型硅胶复合物吸附分离材料。该新型硅胶复合物吸附分离材料可用于吸附吸附气相和液相中的疏水性物质。
文档编号B01J20/30GK101804321SQ201010146968
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者刘丽华, 王力, 高登征 申请人:山东科技大学