CN113120914A - 一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法及制得的硅酸镁 - Google Patents

一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法及制得的硅酸镁 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，涉及无机功能材料制备技术领域，本发明利用球磨机将原料混合进行反应，经离心烘干后得到多孔的硅酸镁粉体材料。本发明还提供由上述制备方法制得的硅酸镁。本发明的有益效果在于：本发明得到的硅酸镁为200nm左右的片状，比表面积达到800m2·g‑1，具有孔结构较大，比表面积较大，表面带有电荷等优良特性。其中对于Cu2+的吸附率可以达到80％以上，最大吸附量可以达到223.05mg/g。对于亚甲基蓝的最大吸附量可以达到300mg/g。制备过程不需任何溶剂，不用加热处理，节能环保，易于大规模的应用和大规模工业化的生产，在污水的处理方面具有广阔的应用前景。

Description

一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法及制得的硅酸镁
技术领域
本发明涉及无机功能材料制备技术领域，具体涉及一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法及制得的硅酸镁。
背景技术
水污染是当今社会发展所遇到的亟需解决的问题之一，而工业排放的有害有机染料及有毒重金属离子是目前处理水污染最重要的部分，直接威胁着人类的生产生活和身体健康。开发高效且可行的污水处理技术是当今社会亟待解决的重大问题。
目前最主要的污水处理方法是物理吸附法、生物降解法以及化学法。在这些方法中，物理吸附法是一种最经济实用的方法。此方法的关键在于开发出一种高效且廉价的吸附材料，在做到绿色环保的同时又能够在一定程度上反复利用。而在目前的一些吸附材料当中，硅酸镁因为其有着特殊的微观结构，在表面有电荷能够对于正电离子进行强力的吸附作用，在一段时间内引起了人们的广泛关注。
硅酸镁的吸附性能主要与其形貌、孔结构以及其表面带的电荷量有关，而不同的合成方法则会使得硅酸镁的这些参数发生重大的变化。
文献(Huang,R，ACS Sustainable Chem.Eng.2017,5,2774-2780.)在乙醇和水的混合溶剂中制备高比表面积和大孔径硅酸镁分层纳米材料，对于Cu2+的最大吸附容量为52.3mg/g。文献(Wenbo Wang，Chemical Engineering Journal)设计了一种新型吸附剂采用一步水热法对天然孢粉进行了改性，对于Cu2+在50ppm的条件下最大吸附量只有50mg/g。文献(Renyao Huang，ACS Appl.Mater.Interfaces 2018,10,22776-22785)首次制造了碳硅酸镁复合膜用于高效去除金属离子，对于Cu2+的最大吸附率只有110mg/g左右。
专利CN201410155074.2公开一种硅酸镁/碳复合材料的制备方法，将可溶性镁盐溶液滴入到硅酸钠溶液中，搅拌均匀，制得硅酸镁凝胶；搅拌条件下，将碳源溶液滴入到硅酸镁凝胶中，制得硅酸镁/碳混合溶液；将硅酸镁/碳混合溶液于150-250℃，密闭反应40-72h，制得硅酸镁/碳复合凝胶；将硅酸镁/碳复合凝胶抽滤、离心分离或压滤处理，洗涤，干燥，研磨，即得，但是，现有的硅酸镁制备过程中需要对原料进行溶解，同时升温加热，不易于大规模加工。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于现有的硅酸镁制备方法需要对原料进行溶解和升温加热，提供一种无需溶解和加热的硅酸镁的制备方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)将含有镁元素的固体化合物与硅酸钠固体混合，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入玛瑙球，并混匀；
(3)将玛瑙球磨罐置于球磨机上进行球磨，纯化，制得多孔硅酸镁。
有益效果：本发明制备过程中不需要升温加热，也不用溶剂进行溶解成为液体后进行反应。
优选的，所述利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)将15-200重量份含有镁元素的固体化合物与60-240重量份硅酸钠固体混合，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入200-800重量份玛瑙球，并混匀；
(3)将玛瑙球磨罐置于球磨机上进行球磨，球磨转速为40-400rpm，反应2-8h后，纯化，制得硅酸镁。
优选的，所述纯化包括以下步骤：将球磨后的产物进行烘干、研磨、清洗、烘干、研磨，制得纯化后的硅酸镁。
优选的，所述烘干温度为60℃。
优选的，所述含有镁元素的固体化合物为MgCl2、Mg(NO3)2、MgSO4、Mg(OH)2、4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O中的一种或几种。
优选的，所述硅酸镁的结构通式为MgxSiyOx+2y+zH2z，其中2≤x≤5；2≤y≤6；1≤z≤4。
优选的，所述硅酸镁的比表面积为100-800m2·g-1。
本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种由上述制备方法制得的硅酸镁。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种采用上述制备方法制得的硅酸镁，所述硅酸镁的结构通式为MgxSiyOx+2y+zH2z，其中2≤x≤5；2≤y≤6；1≤z≤4。
有益效果：本发明制得的硅酸镁比表面积为100-800m2·g-1，具有孔结构较大，比表面积较大，表面带有电荷的优良特性，对于有机染料，重金属离子都有较好的吸附作用。其中对于Cu2+的吸附率可以达到80％，最大吸附量也可以达到223.05mg/g，对于亚甲基蓝的最大吸附量可以达到300mg/g。
优选的，所述硅酸镁的比表面积为100-800m2·g-1。
本发明所要解决的技术问题之三在于提供一种由上述制备方法制得的硅酸镁在吸附重金属离子中的应用。
有益效果：本发明制备的硅酸镁对重金属离子具有较好的吸附作用；其中对于Cu2+的吸附率可以达到80％，最大吸附量也可以达到223.05mg/g。
优选的，所述重金属离子为Cu2+。
本发明所要解决的技术问题之四在于提供一种由上述制备方法制得的硅酸镁在吸附有机染料中的应用。
有益效果：本发明制备的硅酸镁对有机染料具有较好的吸附作用；其中对于亚甲基蓝的最大吸附量可以达到300mg/g。
优选的，所述有机染料为亚甲基蓝。
本发明的优点在于：
(1)本发明的制备方法简单，在制备过程中不需要升温加热，也不用溶剂进行溶解成为液体后进行反应，制备方法节能环保，易于大规模的应用和大规模工业化的生产；
(2)采用的球磨法能够在混合原料的同时将高速转动带来的热能充分转化成为反应的能量，改善了生成产物硅酸镁的性能，本发明制得的硅酸镁比表面积为100-800m2·g-1，具有孔结构较大，比表面积较大，表面带有电荷的优良特性，对于有机染料，重金属离子都有较好的吸附作用；其中对于Cu2+的吸附率可以达到80％，最大吸附量也可以达到223.05mg/g，对于亚甲基蓝的最大吸附量可以达到300mg/g。
附图说明
图1为本发明实施例1中硅酸镁的XRD谱图；
图2为本发明实施例1中硅酸镁的SEM图；
图3为本发明实施例1所制得硅酸镁的BET吸脱附曲线图；
图4为本发明实施例1所制得硅酸镁的BET孔径分布图；
图5为本发明实施例1所制得硅酸镁吸附Cu2+的吸附率图；
图6为本发明实施例1所制得硅酸镁吸附Cu2+的吸附量图；
图7为本发明实施例1所制得硅酸镁吸附亚甲基蓝的吸附量图；
图8为本发明对比例制得产物的XRD谱图；
图9为本发明对比例制得产物的BET吸脱附曲线图；
图10为本发明对比例所制得产物的BET孔径分布图；
图11为本发明对比例制得产物对Cu2+的吸附率图；
图12为本发明对比例制得产物对Cu2+的吸附量图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取63g的MgNO3·6H2O固体和86.26g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入400g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％，其余三个玛瑙球磨罐的处理相同；其中小球的直径D小≤0.5cm，0.5cm＜中等球的直径D中＜1cm，大球直径D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为100rpm，球磨时间为4h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，往打粉研磨后的样品中加入去离子水，然后置于离心筒中，进行离心清洗，直至溶液的pH为6～8；
(6)将清洗后的样品置于60℃的烘箱中烘干后，放入打粉机再次打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
测定方法：对制得的硅酸镁粉末进行X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜观察(SEM)、BET比表面积测定、对Cu2+的吸附性能进行测定；对亚甲基蓝的吸附性能进行紫外分光光度计测定，其中XRD、SEM、BET测定方法为现有技术。
对Cu2+的吸附性能测定包括以下步骤：
(1)在锥形瓶中加入50ppm的铜离子溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的10mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
(2)对澄清溶液中的铜离子进行ICP测定。
测定结果：如图1所示，通过XRD的图像和其出峰的位置可以清楚的看出，制备的产品是多孔的硅酸镁2MgO·3SiO2·H2O，如图2所示，从SEM图像可以看出，制备的硅酸镁粉末粒径较小且多孔；如图3所示，通过BET的测试可以看出，硅酸镁粉末的比表面积在369m2/g，平均孔径为4.13nm。
ICP实验表明，如图4所示，对于铜离子的吸附持续进行，随时间延长逐渐增大，最大的吸附量在150mg/g，吸附率为60％。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在锥形瓶中加入200ppm的亚甲基蓝溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的32.5mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。如图7所示，本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的最大吸附量为260mg/g。
实施例2
一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取52g的MgCl2·6H2O固体和71.62g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入400g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％；其余三个玛瑙球磨罐的处理相同；其中D小≤0.5cm，0.5cm＜D中＜1cm，D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为200rpm，球磨时间为3h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，往打粉研磨后的样品中加入去离子水，然后置于离心筒中，进行离心清洗，直至溶液的pH＝6～8；
(6)将清洗后的样品置于60℃的烘箱中烘干后，放入打粉机再次打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
测定方法：对制得的硅酸镁粉末进行X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜观察(SEM)、BET比表面积测定、对Cu2+的吸附性能进行测定；对亚甲基蓝的吸附性能进行紫外分光光度计测定，其中XRD、SEM、BET测定方法为现有技术。
对Cu2+的吸附性能测定包括以下步骤：
(1)在锥形瓶中加入50ppm的铜离子溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的10mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
(2)对澄清溶液中的铜离子进行ICP测定。
测定结果：本实施中制备的产品是多孔的硅酸镁2MgO·3SiO2·H2O。通过BET的测试可以看出，硅酸镁粉末的比表面积在323m2/g，平均孔径为5.12nm。
ICP测试结果表明，其对于铜离子的吸附持续进行，随时间延长逐渐增大，最大的吸附量在171mg/g，吸附率为65％。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在锥形瓶中加入200ppm的亚甲基蓝溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的32.5mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的最大吸附量为280mg/g。
实施例3
一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取60g的MgSO4·7H2O固体和86.26g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入300g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％；其余三个玛瑙球磨罐的处理相同；其中D小≤0.5cm，0.5cm＜D中＜1cm，D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为250rpm，球磨时间为3.5h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，往打粉研磨后的样品中加入去离子水，然后置于离心筒中，进行离心清洗，直至溶液的pH＝6～8；
(6)将清洗后的样品置于60℃的烘箱中烘干后，放入打粉机再次打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
测定方法：对制得的硅酸镁粉末进行X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜观察(SEM)、BET比表面积测定、对Cu2+的吸附性能进行测定；对亚甲基蓝的吸附性能进行紫外分光光度计测定，其中XRD、SEM、BET测定方法为现有技术。
对Cu2+的吸附性能测定包括以下步骤：
(1)在锥形瓶中加入50ppm的铜离子溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的10mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
(2)对澄清溶液中的铜离子进行ICP测定。
测定结果：通过XRD的图像和其出峰的位置可以清楚的看出，制备的产品是多孔的硅酸镁。通过SEM图像可以看出，制备的硅酸镁粉末粒径较小且多孔。通过BET的测试可以看出，硅酸镁粉末的比表面积在402m2/g，平均孔径为3.36nm。
ICP测试结果表明，其对于铜离子的吸附持续进行，随时间延长逐渐增大，最大的吸附量在129mg/g，吸附率为53％。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在锥形瓶中加入200ppm的亚甲基蓝溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的32.5mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的最大吸附量为230mg/g。
实施例4
一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取16g的Mg(OH)2固体和86.26g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入300g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％；其余三个玛瑙球磨罐的处理相同；其中D小≤0.5cm，0.5cm＜D中＜1cm，D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为400rpm，球磨时间为6h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，往打粉研磨后的样品中加入去离子水，然后置于离心筒中，进行离心清洗，直至溶液的pH＝6～8；
(6)将清洗后的样品置于60℃的烘箱中烘干后，放入打粉机再次打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
测定方法：对制得的硅酸镁粉末进行X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜观察(SEM)、BET比表面积测定、对Cu2+的吸附性能进行测定；对亚甲基蓝的吸附性能进行紫外分光光度计测定，其中XRD、SEM、BET测定方法为现有技术。
对Cu2+的吸附性能测定包括以下步骤：
(1)在锥形瓶中加入50ppm的铜离子溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的10mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
(2)对澄清溶液中的铜离子进行ICP测定。
测定结果：通过XRD的图像和其出峰的位置可以清楚的看出，制备的产品是多孔的硅酸镁。通过SEM图像可以看出，制备的硅酸镁粉末粒径较小且多孔。通过BET的测试可以看出，硅酸镁粉末的比表面积在456m2/g，平均孔径为2.98nm。
ICP测试结果表明，其对于铜离子的吸附持续进行，随时间延长逐渐增大，最大的吸附量在110mg/g，吸附率为47％。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在锥形瓶中加入200ppm的亚甲基蓝溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的32.5mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的最大吸附量为205mg/g。
实施例5
一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取24g的4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O固体和86.26g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入300g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％；其余玛瑙球磨罐的处理相同；其中D小≤0.5cm，0.5cm＜D中＜1cm，D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为200rpm，球磨时间为6h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，往打粉研磨后的样品中加入去离子水，然后置于离心筒中，进行离心清洗，直至溶液的pH＝6～8；
(6)将清洗后的样品置于60℃的烘箱中烘干后，放入打粉机再次打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
测定方法：对制得的硅酸镁粉末进行X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜观察(SEM)、BET比表面积测定、对Cu2+的吸附性能进行测定；对亚甲基蓝的吸附性能进行紫外分光光度计测定，其中XRD、SEM、BET测定方法为现有技术。
对Cu2+的吸附性能测定包括以下步骤：
(1)在锥形瓶中加入50ppm的铜离子溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的10mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
(2)对澄清溶液中的铜离子进行ICP测定。
测定结果：通过XRD的图像和其出峰的位置可以清楚的看出，制备的产品是多孔的硅酸镁。通过SEM图像可以看出，制备的硅酸镁粉末粒径较小且多孔。通过BET的测试可以看出，硅酸镁粉末的比表面积在384m2/g，平均孔径为4.01nm。
ICP测试结果表明，其对于铜离子的吸附持续进行，随时间延长逐渐增大，最大的吸附量在145mg/g，吸附率为58％。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在锥形瓶中加入200ppm的亚甲基蓝溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的32.5mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的最大吸附量为247mg/g。
实施例6
一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取20g的MgCl2、Mg(NO3)2、MgSO4固体和86.26g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入300g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％；其余玛瑙球磨罐的处理相同；其中D小≤0.5cm，0.5cm＜D中＜1cm，D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为250rpm，球磨时间为8h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，往打粉研磨后的样品中加入去离子水，然后置于离心筒中，进行离心清洗，直至溶液的pH＝6～8；
(6)将清洗后的样品置于60℃的烘箱中烘干后，放入打粉机再次打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
测定方法：对制得的硅酸镁粉末进行X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜观察(SEM)、BET比表面积测定、对Cu2+的吸附性能进行测定；对亚甲基蓝的吸附性能进行紫外分光光度计测定，其中XRD、SEM、BET测定方法为现有技术。
对Cu2+的吸附性能测定包括以下步骤：
(1)在锥形瓶中加入50ppm的铜离子溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的10mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
(2)对澄清溶液中的铜离子进行ICP测定。
测定结果：通过XRD的图像和其出峰的位置可以清楚的看出，制备的产品是多孔的硅酸镁。通过SEM图像可以看出，制备的硅酸镁粉末粒径较小且多孔。通过BET的测试可以看出，硅酸镁粉末的比表面积在780m2/g，平均孔径为10.12nm。
ICP测试结果表明，其对于铜离子的吸附持续进行，随时间延长逐渐增大，最大的吸附量在223.05mg/g，吸附率为89％。
有机染料亚甲基蓝吸附性能测定方法：
在锥形瓶中加入200ppm的亚甲基蓝溶液50ml，在溶液中加入本实施例中制得的32.5mg的硅酸镁固体粉末，放入摇床中进行摇晃，控制温度在20℃，速度在160r/min，每隔一段时间进行一次取点，通过注射器和有机滤头的过滤将澄清的溶液取出。
本实施例中制得的硅酸镁对亚甲基蓝溶液的最大吸附量为300mg/g。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于：不包括离心清洗步骤。
一种制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取63g的MgNO3·6H2O固体和86.26g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入400g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％，其中小球的直径D小≤0.5cm，0.5cm＜中等球的直径D中＜1cm，大球直径D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为100rpm，球磨时间为4h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
实验结果：从图8-图12可以看出，制得的硅酸镁中含有大量的杂质硝酸钠，影响硅酸镁的比表面积和平均孔径，进而对Cu2+的吸附产生负面的影响。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于：原料质量的减小。
一种制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取6.3g的MgNO3·6H2O固体和8.626g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入400g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％，其中小球的直径D小≤0.5cm，0.5cm＜中等球的直径D中＜1cm，大球直径D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为100rpm，球磨时间为4h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
得到的硅酸镁粉末对于铜离子的吸附持续进行，随时间延长逐渐增大，最大的吸附量为50mg/g。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于：玛瑙球质量的减小。
一种制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取63g的MgNO3·6H2O固体和86.26g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入100g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％，其中小球的直径D小≤0.5cm，0.5cm＜中等球的直径D中＜1cm，大球直径D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为100rpm，球磨时间为4h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
得到的硅酸镁粉末对于铜离子的吸附持续进行，随时间延长逐渐增大，最大的吸附量为60mg/g。
对比例4
本对比例与实施例1的区别之处在于：球磨机转速的增加。
一种制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取63g的MgNO3·6H2O固体和86.26g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入400g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％，其中小球的直径D小≤0.5cm，0.5cm＜中等球的直径D中＜1cm，大球直径D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为600rpm，球磨时间为4h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
得到的硅酸镁粉末对于铜离子的吸附持续进行，随时间延长逐渐增大，最大的吸附量为72mg/g。
对比例5
本对比例与实施例1的区别之处在于：球磨时间的缩短。
一种制备硅酸镁的方法，包括以下步骤：
(1)称取63g的MgNO3·6H2O固体和86.26g的Na2SiO3·9H2O固体，混合后，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入400g玛瑙球，并混匀，其中玛瑙球中小球质量占30％，大球质量占20％，中等球质量占50％，其中小球的直径D小≤0.5cm，0.5cm＜中等球的直径D中＜1cm，大球直径D大≥1cm；
(3)将玛瑙球磨罐盖上盖子，并置于球磨机上进行球磨，调节转速为100rpm，球磨时间为0.5h；
(4)将球磨后的产物取出，放入60℃的烘箱中烘干；
(5)将步骤(4)中烘干后的样品放入打粉机中进行打粉研磨，制得硅酸镁粉末。
得到的硅酸镁粉末对于铜离子的吸附持续进行，随时间延长逐渐增大，最大的吸附量为25mg/g。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将含有镁元素的固体化合物与硅酸钠固体混合，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入玛瑙球，并混匀；
(3)将玛瑙球磨罐置于球磨机上进行球磨，纯化，制得硅酸镁。
2.根据权利要求1所述的利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将15-200重量份含有镁元素的固体化合物与60-240重量份硅酸钠固体混合，倒入玛瑙球磨罐中；
(2)往步骤(1)的玛瑙球磨罐中放入200-800重量份玛瑙球，并混匀；
(3)将玛瑙球磨罐置于球磨机上进行球磨，球磨转速为40-400rpm，反应2-8h后，纯化，制得硅酸镁。
3.根据权利要求1所述的利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，其特征在于：所述纯化包括以下步骤：将球磨后的产物进行烘干、研磨、清洗、烘干、研磨，制得纯化后的硅酸镁。
4.根据权利要求3所述的利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，其特征在于：所述烘干温度为60℃。
5.根据权利要求1所述的利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，其特征在于：所述含有镁元素的固体化合物MgCl2、Mg(NO3)2、MgSO4、Mg(OH)2、4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，其特征在于：所述硅酸镁的结构通式为MgxSiyOx+2y+zH2z，其中2≤x≤5；2≤y≤6；1≤z≤4。
7.根据权利要求1所述的利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法，其特征在于：所述硅酸镁的比表面积为100-800m2·g-1。
8.一种采用权利要求1-7中任一项所述的利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法制得的硅酸镁，其特征在于：所述硅酸镁的结构通式为MgxSiyOx+2y+zH2z，其中2≤x≤5；2≤y≤6；1≤z≤4。
9.一种采用权利要求1-7中任一项所述的利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法制得的硅酸镁在吸附重金属离子中的应用。
10.一种采用权利要求1-7中任一项所述的利用球磨法制备多孔硅酸镁的方法制得的硅酸镁在吸附有机染料中的应用。
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