硅藻土的活化及吸附

硅藻土的活化及吸附

一、实验目的

1、了解微孔结构无机矿物（硅藻土）材料的形态孔及结构；

2、学会用酸处理法对硅藻土提纯扩容。

二、实验原理

硅藻土（diatomite）是以蛋白石为主要矿物组分的硅质生物沉积岩，主要由硅藻的遗骸组成，硅藻死后遗留的细胞壁沉积成硅藻土。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等，具有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强等性质。

硅藻土产地不同，其硅藻土种类也不同。如浙江嵊县土为直链藻（见图一），吉林长白山土为圆筛藻（见图二），广东海坎土为盒形藻、脆杆藻和双菱藻，云南滇西土为小环藻和卵形藻。

图一、浙江嵊县土直链藻SEM照片图二、吉林长白山土为圆筛藻SEM照片

常规的硅藻土矿含有大量的粘土矿物、铁的氧化物和炭的有机质等。其化学成份主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有机质。提纯硅藻土，不但有效除去了所含的大部分杂质及活性物质，而且得到了更丰富的内部孔状结构，比表面积显著增大，吸附能力明显提高。酸浸法能使硅藻土孔径、孔径分布和结构发生改变。硫酸与以SiO2为成分的硅藻壳不发生反应，而与Al2O3、Fe2O3反应生成可溶性盐。

优质硅藻土由80%～90%的硅藻壳组成，氧化铁含量一般为1～1.5%，氧化铝含量为3～6%。孔隙率达80-90%，能吸收其本身重量1.5-4倍的水，化学稳定性高。

在水处理中, 常用吸附方法去除或回收各种污染物(如染料、农药、木质素及其他溶解性有机物)。吸附容量的大小直接与吸附剂的比表面积有关，比表面积越大，吸附容量也越大。

三、实验仪器及药品

精密天平；搅拌器；振荡器；分光光度计；恒温水浴锅；抽滤装置；真空烘箱；标准筛（80目）；三颈瓶；蒸馏水；硫酸；pH试纸；三角瓶；次甲蓝；硅藻土等

四、实验步骤

(一)改性硅藻土的制备

1．称量200克硅藻土矿，用标准筛（80目）过筛，进行预除杂，直到筛分出的杂质量很少时为止。

2．将预除杂的硅藻土加入20倍（200ml）的蒸馏水中，中速间歇搅拌0.5小时，使硅藻土在水中完全化解。

3．静置沉淀，上层悬浮液经抽滤、蒸馏水洗涤，反复三次，放入真空烘箱中，140℃下干燥2小时，制得提纯硅藻土。

4．将提纯硅藻土50克放入三颈瓶中，加入150ml的硫酸溶液，在90℃水浴锅搅拌4小时，抽滤、洗涤至pH值中性为止。

5．将酸洗后的硅藻土放入真空烘箱中，120℃下干燥4小时，制得改性硅藻土。

（二）硅藻土吸附试验

1、用天平称取改性硅藻土0.05g、0.1g、0.45g、0.9g、1.3g分装于带塞的三角瓶中, 每瓶中各注入50mL水样(0.15%次甲蓝溶液), 然后放在震荡器上震荡20min(达到平衡)。

2、将震荡过的水样用滤纸过滤, 弃去初滤液约10mL。

3、将滤液置于分光光度计上进行比色( 波长650cm)记下光密度, 并用标准曲线换算出相对应的浓度大小，计算每个瓶活性炭的吸附容量。

五、数据处理

1、通过SEM照片观察硅藻土改性前后的变化

2、画出硅藻土吸附曲线

六、思考题

1.酸改性是如何提高硅藻土的吸附性能的？

2.硅藻土为何能吸附自身重量的1.5-4倍的水？