改性功能化硅胶材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种改性功能化硅胶材料及其制备方法和应用；该改性功能化硅胶材料是将多功能交联氨基功能化硅胶材料经过季铵化或磺化反应得到；本发明专利技术的改性功能化硅胶材料具有吸附效果好，耐辐照性强，固化体积小，固化效率高的优点，可实现对放射性废水的高效净化。可实现对放射性废水的高效净化。

【技术实现步骤摘要】
改性功能化硅胶材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料合成以及放射性废水处理
，特别涉及一种改性功能化硅胶材料，以及制备方法和其在放射性废水净化中的应用。

技术介绍

[0002]常用的放射性废水传统处理技术主要包括化学沉淀法、蒸发浓缩、离子交换法、膜分离技术、吸附法等。吸附法因具有高效、操作简单、设备要求低、成本低等优点而备受关注。
[0003]目前，吸附法所用的吸附剂主要有生物吸附剂、有机吸附剂和无机吸附剂等。生物吸附剂常指一些生物体及其衍生物（如细菌、真菌等），其原料易得，使用方法较简单，因而得到广泛研究，但其生长条件相对苛刻，吸附能力有限，不易于规模化。有机吸附剂常指一类含有大分子聚合物或生物聚合物吸附剂，常见的有：聚丙烯酰胺、壳聚糖、纤维素等；有机吸附材料虽吸附能力强、易洗脱、材料廉价，然而，其耐酸、耐辐照、稳定性较差以及膨胀率高等缺点限制了其使用。无机吸附剂因具有良好的热稳定性、机械性能、耐辐照性能，曾被作为吸附剂材料处理放射性废水，但其吸附量低、吸附速率慢、选择性差等缺点制约了其使用。
[0004]放射性废液处理工艺主要为“离子交换+蒸发”；离子交换工艺广泛使用有机离子交换树脂吸附放射性废液中的放射性离子，其对络合物形态的核素（如110Ag、60Co、58Co等）吸附效果甚微，易受高盐度及悬浮颗粒影响，吸附容量低。另外，吸附放射性物质产生的废树脂需脱水后用水泥固化，在固化过程中，部分破损的废树脂会漂浮在水泥表面，大大增加了水泥固化的体积（1体积废树脂需5体积水泥固化），降低了固化效率。
[0005]因此，研究吸附效果好，耐辐照性强，固化体积小，固化效率高的放射性废水净化材料对生命、环境安全具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供改性功能化硅胶材料及其制备方法和应用；该改性功能化硅胶材料为经过季铵化或磺化反应得到的改性功能化硅胶材料，其具有吸附效果好，耐辐照性强，固化体积小，固化效率高的优点，可实现对放射性废水的高效净化。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种改性功能化硅胶材料，其为结构式Ⅰ或结构式Ⅱ所示的化合物；结构式Ⅰ所示的化合物是将结构式Ⅲ所示的化合物经过季铵化反应得到；结构式Ⅱ所示的化合物是将结构式Ⅲ所示的化合物经过磺化反应得到；结构式Ⅲ为：[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3NH[C2H4NH]p
‑1C2H4NH2]a
[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3Z]b
[Si(O
4/2
)]c
[VSi(O
3/2
)]d
[WSi(O
3/2
)]e
；其中，Z是NH[C2H4NBC2H4NB0]v
H或NH[C2H4NBC2H4NB0]v
C2H4NH2，B、B0分别为H或另一多胺C2H4NH[C2H4NH]p
‑1C2H4NH2，但B、B0不可同时
为H；V是一个取代基团并选自C1‑
22
烷基、C2‑
22
烯基或C1‑
22
烷基芳基；W是一个取代基团并选自C1‑
20
巯基烷基、C2‑
20
烷基硫醚基、C1‑
22
烷基硫醚烷基或C2‑
20
亚烷基硫醚烷基、C2‑
20
烷基硫醚芳基、C2‑
20
亚烷基硫醚芳基或C2‑6烷基SC2‑6烷基NHC(＝S)NHR1；通过结构式Ⅲ中其他基团的硅原子、氢、直链或支链C1‑
22
‑
烷基、端基(R2)3SiO
1/2
、交联剂或链状R
2q
Si(OR3)
g
O
k/2
或结构式Ⅲ中其他基团的硅原子中的一个或多个使硅酸盐氧原子的自由价饱和；R1‑3分别选自直链或支链C1‑
12
烷基、芳基和C1‑
22
烷基芳基；k是从1到3的整数；q是从1到2的整数；g是从0到2的整数，并且满足g+k+q＝4；m是从2到12的整数；p是从2到99的整数；v是1到49的整数；a、b、c、d、e均为整数，而且[a+b]:c的比例介于0.00001至100000；a、b、c均始终存在，当d或e大于0时，d+e与a+b+c的比例介于0.00001至100000之间；结构式Ⅰ为：[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3NH[C2H4NH]p
‑1C2H4N
+
R2(OH
‑
)]a
[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3Z1]b
[Si(O
4/2
)]c
[VSi(O
3/2
)]d
[WSi(O
3/2
)]e
，其中，Z1是NH[C2H4NB1C2H4NB2]v
H或NH[C2H4NB1C2H4NB2]v
C2H4N
+
R2(OH
‑
)，B1、B2分别为H或C2H4NH[C2H4NH]p
‑1C2H4N
+
R2(OH
‑
)，但B1、B2不可同时为H，R为烷烃基或环氧烷烃基；结构式Ⅱ为：[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3NH[C2H4NH]p
‑1C2H4NHSO3H]a
[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3Z2]b
[Si(O
4/2
)]c
[VSi(O
3/2
)]d
[WSi(O
3/2
)]e
，其中，Z2是NH[C2H4NB3C2H4NB4]v
H或NH[C2H4NB3C2H4NB4]v
C2H4NHSO3H，B3、B4分别为H或另一多胺C2H4NH[C2H4NH]p
‑1C2H4NHSO3H，但B3、B4不可同时为H。
[0008]进一步优选的，所述p是从2到30的整数；所述v是1到14的整数。
[0009]本专利技术进一步提供了上述改性功能化硅胶材料的制备方法，具体为：结构式Ⅰ所示的化合物的制备：第一步，将结构式Ⅲ所示的化合物与卤代烷烃（RX）、缚酸剂反应得到结构式Ⅳ所示的化合物；结构式Ⅳ为：[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3NH[C2H4NH]p
‑1C2H4N
+
R2X
‑
]a
[(O...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性功能化硅胶材料，其特征在于：为结构式Ⅰ或结构式Ⅱ所示的化合物；结构式Ⅰ所示的化合物是将结构式Ⅲ所示的化合物经过季铵化反应得到；结构式Ⅱ所示的化合物是将结构式Ⅲ所示的化合物经过磺化反应得到；结构式Ⅲ为：[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3NH[C2H4NH]
p
‑1C2H4NH2]
a
[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3Z]
b
[Si(O
4/2
)]
c
[VSi(O
3/2
)]
d
[WSi(O
3/2
)]
e
；其中，Z是NH[C2H4NBC2H4NB0]
v
H或NH[C2H4NBC2H4NB0]
v
C2H4NH2，B、B0分别为H或另一多胺C2H4NH[C2H4NH]
p
‑1C2H4NH2，但B，B0不可同时为H；V是一个取代基团并选自C1‑
22
烷基、C2‑
22
烯基或C1‑
22
烷基芳基；W是一个取代基团并选自C1‑
20
巯基烷基、C2‑
20
烷基硫醚基、C1‑
22
烷基硫醚烷基或C2‑
20
亚烷基硫醚烷基、C2‑
20
烷基硫醚芳基、C2‑
20
亚烷基硫醚芳基或C2‑6烷基SC2‑6烷基NHC(＝S)NHR1；通过结构式Ⅲ中其他基团的硅原子、氢、直链或支链C1‑
22
‑
烷基、端基(R2)3SiO
1/2
、交联剂或链状R
2q
Si(OR3)
g
O
k/2
或结构式Ⅲ中其他基团的硅原子中的一个或多个使硅酸盐氧原子的自由价饱和；R1‑3分别选自直链或支链C1‑
12
烷基、芳基和C1‑
22
烷基芳基；k是从1到3的整数；q是从1到2的整数；g是从0到2的整数，并且满足g+k+q＝4；m是从2到12的整数；p是从2到99的整数；v是1到49的整数；a、b、c、d、e均为整数，而且[a+b]:c的比例介于0.00001至100000；a、b、c均始终存在，当d或e大于0时，d+e与a+b+c的比例介于0.00001至100000之间；结构式Ⅰ为：[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3NH[C2H4NH]
p
‑1C2H4N
+
R2(OH
‑
)]
a
[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3Z1]
b
[Si(O
4/2
)]
c
[VSi(O
3/2
)]
d
[WSi(O
3/2
)]
e
，其中，Z1是NH[C2H4NB1C2H4NB2]
v
H或NH[C2H4NB1C2H4NB2]
v
C2H4N
+
R2(OH
‑
)，B1、B2分别为H或C2H4NH[C2H4NH]
p
‑1C2H4N
+
R2(OH
‑
)，但B1、B2不可同时为H，R为烷烃基或环氧烷烃基；结构式Ⅱ为：[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3NH[C2H4NH]
p
‑1C2H4NHSO3H]
a
[(O
3/2
)Si(CH2)
m
S(CH2)3Z2]
b
[Si(O
4/2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨南超，杨晓伟，
申请(专利权)人：苏州硒诺唯新新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：