本發(fā)明具體涉及一種中孔硅膠的制備方法。
背景技術：
硅膠具有特殊的孔結(jié)構(gòu)，大的比表面積和優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，被廣泛應用于吸附劑、干燥劑、色譜柱填料及催化劑載體等各個工業(yè)領域?，F(xiàn)有工藝技術主要采用對老化后硅凝膠進行進一步蒸汽或堿浸等工藝進行擴孔處理，而得到中孔或大孔硅膠產(chǎn)品，該方法工藝煩瑣，周期長，成本高。也有相關文獻資料報導利用表面活性劑作為模板劑制備有序介孔二氧化硅的方法，制備過程中加入的表面活性劑模板劑主要有，如：十六烷基三甲基溴化氨、十二烷基硫酸鈉，P123、F127等，但模板劑價格昂貴，制備成本高，目前未廣泛應用于大批量生產(chǎn)。也有相關資料報導采用共沸蒸餾技術，選擇了沸點比較高的有機溶劑，如C5～C6的醇，如3-甲基丁醇，正戌醇等，制得了大孔容、高比表面積的硅膠產(chǎn)品，但其技術復雜，制備過程繁瑣。CN1792790公開了一種利用先焙燒后再進行酸處理以對硅膠孔徑進行調(diào)控，此方法利用硫酸鹽在焙燒時溶脹來成孔，后還需再次經(jīng)過強酸洗滌將硫酸鹽溶出，步驟較為繁瑣。CN102002120A公開了一種利用比表面控制劑(乙二醇、乙酸乙醋，丙三醇，丙酮，三氯乙烷的一種或多種)制備大孔容、大比表面積硅膠的方法，得到比表面積400-600m2/g的硅膠，其制孔劑主要為化工產(chǎn)品，不僅價格較貴，而且不可再生。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術缺陷，提供一種中孔硅膠的制備方法。
本發(fā)明的原理如下：
本發(fā)明的具體技術方案如下：
一種中孔硅膠的制備方法，包括如下步驟：
(1)將纖維素原料加入到質(zhì)量濃度為15～75％的無機酸溶液中，攪拌混合均勻，所述纖維素原料包括微晶纖維素、棉花、濾紙和紙漿中的至少一種，纖維素原料的量為纖維素原料和無機酸溶液總質(zhì)量的3～50％；
(2)將二氧化硅的質(zhì)量濃度為10～30％的硅酸鈉溶液與步驟(1)所得物料混合均勻， 以使物料的pH達到1～10；
(3)將步驟(2)所得物料進行陳化凝膠，陳化凝膠溫度為25～80℃，陳化凝膠時間為0.5～3d；
(4)將步驟(3)所得物料洗滌至中性，再經(jīng)過濾、烘干和空氣氣氛下的活化焙燒，即得所述中孔硅膠，活化焙燒的溫度為450～750℃，時間為1～8h。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述無機酸為鹽酸、硫酸和磷酸中的至少一種。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述纖維素原料的的量為纖維素原料和無機酸溶液總質(zhì)量的12～25％。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述無機酸溶液的質(zhì)量濃度為25～60％。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述硅酸鈉溶液的中二氧化硅的質(zhì)量濃度為10～25％。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述活化焙燒的溫度為500～600℃。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述活化焙燒的時間為1～6h。
本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明的方法在硅膠制備過程中引入了纖維素作為成孔原料，不僅綠色環(huán)保，而且屬于可再生資源，原料豐富、價格便宜，相對于以石化產(chǎn)品作為模板劑的合成方法大大降低了原料成本；
2、本發(fā)明的工藝過程簡單，不需硅凝膠的二次擴孔操作，大大簡化了硅膠的工藝過程，同時也節(jié)省了二次擴孔所使用各種化工原料；
3、本發(fā)明可利用調(diào)整制備工藝條件來(如：硅酸鈉溶膠PH值，纖維素原料加入量)控制所制備硅膠產(chǎn)品孔徑的大小，從而達到使硅膠產(chǎn)品孔徑可控的目地，其孔徑控制方法與現(xiàn)有已報導的方法不僅簡單可靠，而且綠色、經(jīng)濟、環(huán)保。
具體實施方式
以下通過具體實施方式對本發(fā)明的技術方案進行進一步的說明和描述。
實施例1
(1)將脫脂棉加入到質(zhì)量濃度為60％的硫酸溶液中，攪拌混合均勻，脫脂棉的量為脫脂棉和硫酸溶液總質(zhì)量的30％；
(2)將二氧化硅的質(zhì)量濃度為10％的硅酸鈉溶液與步驟(1)所得物料混合均勻， 以使物料的pH達到1，并攪拌1h；
(3)將步驟(2)所得物料進行陳化凝膠，陳化凝膠溫度為80℃，陳化凝膠時間為12h；
(4)將步驟(3)所得物料用水洗滌至中性，以除去其中的鹽及鹽類可溶性離子，過濾后再經(jīng)烘干和空氣氣氛下的活化焙燒，即得所述中孔硅膠，活化焙燒的溫度為500℃，時間為4h，氣氛為空氣。
實施例2
(1)將脫脂棉加入到質(zhì)量濃度為20％的鹽酸溶液中，攪拌混合均勻，脫脂棉的量為脫脂棉和鹽酸溶液總質(zhì)量的25％；
(2)將二氧化硅的質(zhì)量濃度為25％的硅酸鈉溶液與步驟(1)所得物料混合均勻，以使物料的pH達到1，并攪拌1h；
(3)將步驟(2)所得物料進行陳化凝膠，陳化凝膠溫度為60℃，陳化凝膠時間為1d；
(4)將步驟(3)所得物料用水洗滌至中性，以除去其中的鹽及鹽類可溶性離子，過濾后再經(jīng)烘干和空氣氣氛下的活化焙燒，即得所述中孔硅膠，活化焙燒的溫度為600℃，時間為6h，氣氛為空氣。
實施例3
(1)將微晶纖維素加入到質(zhì)量濃度為50％的硫酸溶液中，攪拌混合均勻，微晶纖維素的量為微晶纖維素和硫酸溶液總質(zhì)量的12％；
(2)將二氧化硅的質(zhì)量濃度為10％的硅酸鈉溶液與步驟(1)所得物料混合均勻，以使物料的pH達到1，并攪拌1h；
(3)將步驟(2)所得物料進行陳化凝膠，陳化凝膠溫度為25℃，陳化凝膠時間為1d；
(4)將步驟(3)所得物料用水洗滌至中性，以除去其中的鹽及鹽類可溶性離子，過濾后再經(jīng)烘干和空氣氣氛下的活化焙燒，即得所述中孔硅膠，活化焙燒的溫度為500℃，時間為6h，氣氛為空氣。
實施例4
(1)將微晶纖維素加入到質(zhì)量濃度為25％的鹽酸溶液中，攪拌混合均勻，微晶纖維素的量為微晶纖維素和鹽酸溶液總質(zhì)量的25％；
(2)將二氧化硅的質(zhì)量濃度為15％的硅酸鈉溶液與步驟(1)所得物料混合均勻，以使物料的pH達到1，并攪拌1h；
(3)將步驟(2)所得物料進行陳化凝膠，陳化凝膠溫度為25℃，陳化凝膠時間為2d；
(4)將步驟(3)所得物料用水洗滌至中性，以除去其中的鹽及鹽類可溶性離子，過濾后再經(jīng)烘干和空氣氣氛下的活化焙燒，即得所述中孔硅膠，活化焙燒的溫度為550℃，時間為6h，氣氛為空氣。
實施例5
(1)將濾紙加入到質(zhì)量濃度為55％的硫酸溶液中，攪拌混合均勻，濾紙的量為濾紙和硫酸溶液總質(zhì)量的25％；
(2)將二氧化硅的質(zhì)量濃度為25％的硅酸鈉溶液與步驟(1)所得物料混合均勻，以使物料的pH達到1，并攪拌1h；
(3)將步驟(2)所得物料進行陳化凝膠，陳化凝膠溫度為50℃，陳化凝膠時間為3d；
(4)將步驟(3)所得物料用水洗滌至中性，以除去其中的鹽及鹽類可溶性離子，過濾后再經(jīng)烘干和空氣氣氛下的活化焙燒，即得所述中孔硅膠，活化焙燒的溫度為750℃，時間為1h，氣氛為空氣。
實施例6
(1)將濾紙加入到質(zhì)量濃度為55％的磷酸溶液中，攪拌混合均勻，濾紙的量為濾紙和磷酸溶液總質(zhì)量的12％；
(2)將二氧化硅的質(zhì)量濃度為20％的硅酸鈉溶液與步驟(1)所得物料混合均勻，以使物料的pH達到1，并攪拌1h；
(3)將步驟(2)所得物料進行陳化凝膠，陳化凝膠溫度為50℃，陳化凝膠時間為3d；
(4)將步驟(3)所得物料用水洗滌至中性，以除去其中的鹽及鹽類可溶性離子，過濾后再經(jīng)烘干和空氣氣氛下的活化焙燒，即得所述中孔硅膠，活化焙燒的溫度為750℃， 時間為1h，氣氛為空氣。
實施例7
(1)將濾紙加入到質(zhì)量濃度為65％的硫酸溶液中，攪拌混合均勻，濾紙的量為濾紙和硫酸溶液總質(zhì)量的20％；
(2)將二氧化硅的質(zhì)量濃度為20％的硅酸鈉溶液與步驟(1)所得物料混合均勻，以使物料的pH達到4，并攪拌2h；
(3)將步驟(2)所得物料進行陳化凝膠，陳化凝膠溫度為65℃，陳化凝膠時間為1d；
(4)將步驟(3)所得物料用水洗滌至中性，以除去其中的鹽及鹽類可溶性離子，過濾后再經(jīng)烘干和空氣氣氛下的活化焙燒，即得所述中孔硅膠，活化焙燒的溫度為550℃，時間為1h，氣氛為空氣。
實施例8
(1)將濾紙加入到質(zhì)量濃度為60％的硫酸溶液中，攪拌混合均勻，濾紙的量為濾紙和硫酸溶液總質(zhì)量的25％；
(2)將二氧化硅的質(zhì)量濃度為20％的硅酸鈉溶液與步驟(1)所得物料混合均勻，以使物料的pH達到10，并攪拌1h；
(3)將步驟(2)所得物料進行陳化凝膠，陳化凝膠溫度為70℃，陳化凝膠時間為2d；
(4)將步驟(3)所得物料用水洗滌至中性，以除去其中的鹽及鹽類可溶性離子，過濾后再經(jīng)烘干和空氣氣氛下的活化焙燒，即得所述中孔硅膠，活化焙燒的溫度為500℃，時間為1h，氣氛為空氣。
上述實施例所制備的中孔硅膠的具體性能參數(shù)如下表所示：
本領域普通技術人員可知，本發(fā)明的技術方案在下述范圍內(nèi)變化時，仍然能夠得到與上述實施例相同或相近的技術效果：
一種中孔硅膠的制備方法，包括如下步驟：
(1)將纖維素原料加入到質(zhì)量濃度為15～75％的無機酸溶液中，攪拌混合均勻，所述纖維素原料包括微晶纖維素、棉花、濾紙和紙漿中的至少一種，纖維素原料的量為纖維素原料和無機酸溶液總質(zhì)量的3～50％；
(2)將二氧化硅的質(zhì)量濃度為10～30％的硅酸鈉溶液與步驟(1)所得物料混合均勻，以使物料的pH達到1～10；
(3)將步驟(2)所得物料進行陳化凝膠，陳化凝膠溫度為25～80℃，陳化凝膠時間為0.5～3d；
(4)將步驟(3)所得物料洗滌至中性，再經(jīng)過濾、烘干和空氣氣氛下的活化焙燒，即得所述中孔硅膠，活化焙燒的溫度為450～750℃，時間為1～8h。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。