硅藻土的研究现状及进展_刘洁

第34卷第5期2009年5月环境科学与管理
ENV IRONM ENTAL SCIENCE AND M ANAG EM ENT Vol 134N o 15M ay 2009
收稿日期:2009-01-16
作者简介:刘洁(1984-),女,山东东营人,硕士研究生,主要从事污
水处理工作。

文章编号:1674-6139(2009)05-0104-03
硅藻土的研究现状及进展
刘洁,赵东风
(中国石油大学(华东)化学化工学院,山东青岛266555)
摘 要:硅藻土具有多孔性、密度小、比表面积大、吸附性好、耐酸、耐碱、绝缘等特性,并且中国硅藻土矿储量丰富,所以硅藻土作为一种新型的吸附材料近年来已被广泛应用于许多工业部门。

本文在简单介绍硅藻土化学成分、表面特性等性质的基础上,综述了近年来国内外用聚苯胺、聚乙烯亚胺等聚合物对硅藻土进行改性的方法,同时针对不同的工业废水介绍了目前硅藻土的改性方法以及改性前后的硅藻土作为吸附材料对工业废水中的染料、重金属离子以及非极性芳香烃吸附的研究进展,并展望了硅藻土作为新型的吸附材料的发展趋势。

关键词:硅藻土;吸附;染料;重金属;非极性芳香烃中图分类号:X75文献标识码:A
The Present Sit uati on and Devel op ment ofD iato m ite
Liu Jie ,Zhao Dongfeng
(College ofChe m istry and Che m i cal Engineeri ng ,Ch i na Un i versity of Petrole um ,Q i ngdao 266555,Ch i na)
A b stract :The d iato m ite i s c haracteristi c ofPorosity ,lo w density ,h i gh superfi cial ar ea ,go od adsorbab ility ,acid r es i stan,t al 2kali resistance ,i nsulation a nd ric h reserves .A s a resul,t the d iato m ite is w i dely use d i n many industrial sector as a k i nd ofne w a d 2sorpti on materia.l The c haracter of d iato m ite i ncl ud i ng c he m ical co mponents a nd surf ace characteristics is bri efl y i n tr oduc ed ,then descri bes syn t heti cally t he method of diato m ite mo d ifie d by t he pol y mer suc h as polya n ili ne a nd pol yethyle nem i i ne .The r ecent re 2search pro gress of themethod of diato m itemodified based on t he diff ere n twaste water a nd t heir a bsor b i ng dyes ,heavy i ons and nonpo 2lar ar o matic i n waste water are sum mariz ed .The f uture de velop me n t tre nds as ne w adsorpti on materialare also i ntroduced i n bri e.f
K ey words :d i ato m ite ;a bsor p ti on ;dye ;heavy meta;l nonpolar aro matic
前言
硅藻是一种单细胞的藻类,其个体很小,一般为1L m 到几mm 。

当这种水生植物死亡后,其残骸在海洋或湖泊中沉积,形成硅藻土。

硅藻土的成分80%以上为Si O 2#nH 2O ,也含有少量的A l 、Fe 、Ca 、M g 、N a 、K 、P 等。

硅藻土是一种具有多孔性、密度小、比表面积大、吸附性好、耐酸、耐碱、绝缘的非金属矿。

中国硅藻土储量丰富,全国10个省(区)有硅藻土矿产出。

探明储量的矿区有354处,总保有储量矿石3185亿吨。

仅次于美国,居世界第二位。

在地区分布上,以吉林最多,占全国储量的5418%,云南、福建、河北等地次之。

由于硅藻土良好的物理及化学特性和丰富的储
量,硅藻土近年来已被广泛应用于环境、石油、化工等许多工业部门。

本文主要对硅藻土作为吸附材料在工业污水中的研究现状及进展进行综述。

1 硅藻土的性质
1.1 硅藻土的化学成分
硅藻土的主要成分是Si O 2,以Si O 2#n H 2O 的形式存在,同时还包含少量的A l 、Fe 、Ca 、Mg 、Na 、K 、P 等,个别的还有Cr 、Ba 等金属杂质。

各地硅藻土矿的成分不同,含量也不同。

1.2 硅藻土的表面特性1.
2.1 硅藻土的表面基团与吸附性能
硅藻土表面有大量不同种类的羟基,硅藻土中的羟基越多,则吸附性能越好。

这些羟基在热处理条件下可以发生转化,改变硅藻土的吸附性能。

并且这些羟基有一定的活性,可与其他物质发生反应或成键,改变硅藻土的吸附特性。

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1.2.2硅藻土的表面电荷
硅藻土颗粒表现出一定的负电性。

在大多数p H值范围内硅藻土表面都带负电,但在酸性条件下,由于硅藻土表面的羟基被质子化,带正电。

在硅藻土表面接枝官能团可使硅藻土的等电位点发生移动。

1.2.3硅藻土的表面结构与吸附特性
国产硅藻土的比表面积常为19m2/g~65m2/ g,孔半径为50n m~800n m,孔体积为0145c m3/g ~0198c m3/g,酸洗或焙烧等预处理,可提高其比表面积,增大孔体积。

硅藻土的吸附性能与它的物理结构和化学结构密切相关,一般来说,比表面积越大吸附量越大;孔径越大,吸附质在孔内的扩散速率越大。

则越有利于达到吸附平衡。

但在一定孔体积下,孔径增大会降低比表面积,从而减小吸附平衡量;孔径一定时,孔容越大,吸附量就越大。

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2硅藻土及改性硅藻土的吸附性能研究
近年来在硅藻土改性上已经做了大量的研究,针对不同的废水有着不同的改性方法。

近年来的研究主要有以下几个方向,现将其综述如下。

2.1用聚合物对硅藻土进行改性
这种改性方法主要利用的是聚合物的一些特性,并且用于硅藻土改性的这些聚合物在硅藻土表面吸附得很快。

由于聚合物的这些特性,把它接到硅藻土表面来改性硅藻土。

X i n gwei Li等[3]用聚苯胺来对硅藻土进行改性,得到含有8%聚苯胺的亮黄色粉末。

改性后的硅藻土具有一定的传导率,使其具有导电能力,从而增大对污水中杂质的去除率。

Baojing gao等[4]用聚乙烯亚胺对硅藻土进行改性,并通过实验得出硅藻土上吸附的最佳聚乙烯亚胺浓度及最佳反应条件。

研究表明,硅藻土与聚乙烯亚胺之间有很强的静电力,两者很容易结合。

改性后的硅藻土在很大p H范围内带正电。

并且在研究中可知,用聚乙烯亚胺改性的硅藻土对苯酚有很好的去除能力。

2.2硅藻土对染料废水的吸附研究
纺织印染行业每年产生大量的染料废水,这些废水降低了光的透射性、大大抑制了植物的光合作用。

染料废水的去除近年来已经引起了广泛的关注。

由于硅藻土良好的吸附性能,近年来已经开始用硅藻土来研究染料废水的处理。

彭书传[5]研究了活化后的硅藻土配制成的复合净水剂,处理印染废水,此法具有脱色效果好、COD 去除率高等特点、且费用低廉、不产生二次污染。

经活化的硅藻土处理的印染废水可达到国家排放标准,处理效果优于其他常用的絮凝剂。

杨宇翔等[6]研究了亚甲基蓝在浙江和吉林硅藻土表面的吸附等温线及影响吸附的条件。

研究表明,硅藻土的吸附性质与其结构、孔分布、表面F电位、I EP值及p H有关,在p H为13时,吸附量均达最大,吸附等温线均符合Freundlich吸附等温式。

M.A.M.Khra isheh等[7]研究了硅藻土对染料的去除效果,并分析了其去除机理。

研究表明硅藻土中硅羟基是主要的吸附基团,但经980e焙烧后大量硅羟基已被去除,所以染料的去除率急剧下降。

硅藻土对带正电的亚甲基蓝的吸附主要通过静电作用力和氢键力,对带负电的反应黄的吸附也是通过静电作用力,而对反应黑的吸附则是依靠的反应黑上的P键与焙烧后的硅藻土表面的硅氧烷的氧原子的孤立电对之间的n-P作用。

W en-T ien Tsai等进一步研究了用Na O H[8]及HF[9]改性硅藻土处理印染废水的效果。

研究发现用碱改性的硅藻土处理效果明显的优于原土,而用酸改性的硅藻土对印染废水的处理效果稍稍优于原土。

2.3硅藻土对含重金属废水的吸附研究
由于硅藻土良好的吸附特性,近年来硅藻土及改性硅藻土也被广泛用在重金属污染物处理的试验性研究上。

早在1993年,李贞等[10]就已经研究了硅藻土对含镉废水的吸附性能。

研究发现用硅藻土做吸附剂可使废水中镉的含量低于国家排放标准,硅藻土对Cd2+的吸附符合Freundlich吸附等温式。

处理废水后的硅藻土可以再生。

夏士朋等[11]用碳酸钙改性硅藻土来处理废水中的Cu2+、Cr2+、Pb2+、Zn2+4种重金属离子,实验结果表明碳酸钙含量为35%的硅藻土是处理含重金属废水的一种很好的吸附剂,吸附量可达315 mmol/g~4mmol/g。

改性硅藻土对重金属的去除主要是由于硅藻土上的碳酸钙与金属离子的化学反应,生成难溶物沉吸在硅藻土上而去除。

宋秀环等[12]研究了硅藻土对废水中汞的吸附能力和影响吸附的条件。

研究表明硅藻土对废水中的汞反应6小时后即可达平衡,去除效率达90%,并且随着温度的升高,吸附率呈下降趋势。

处理废水后的硅藻土可以再生。

袁迪等[13]同样研究了硅藻土对废水中汞的吸附机理和影响吸附的条件,并得出最佳吸附条件。

研究表明在p H为6~7,硅藻土用量为100g/L,汞离子的初始浓度为180mg/L
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时,反应10分钟后硅藻土对汞离子的吸附达到最大值。

硅藻土对汞离子的吸附为微孔吸附、表面配位吸附、表面配合吸附、离子交换吸附等。

刘频等[14]对硅藻土进行了硫酸化改性,并研究了其对Pb2+的吸附作用。

研究表明,改性硅藻土对Pb2+初时浓度为20mg/L时的最佳吸附p H为7~ 8,最佳吸附时间为60分钟,硅藻土的最佳吸附用量为310~410g/L,去除率可达9613%,达国家一级排放标准。

硅藻土对Pb2+的吸附符合Freundlich吸附等温式。

李门楼[15]研究了用溴化十六烷基三甲胺改性的硅藻土对含锌电镀废水的处理效果。

研究表明,一定条件下天然硅藻土和改性硅藻土对锌离子的去除率分别为3913%和6111%。

在20e,p H为510,浓度为40mg/L的Zn2+溶液,改性硅藻土吸附4小时后,Zn2+的去除效率大于98%。

用改性后硅藻土处理含锌电镀废水可使锌排放量低于国家排放标准。

处理废水后的硅藻土可再生。

罗道成等[16]研究了用溴化十六烷基三甲胺改性的硅藻土对含Pb2+、Cu2+、Z n2+的废水的处理效果及条件。

研究表明,在pH为410~610时,对重金属离子的去除率均达98%以上,吸附时间为4小时达到吸附平衡。

改性硅藻土处理后的重金属离子浓度均达到国家排放标准,三种离子的去除效率为Pb2+>Cu2+> Zn2+。

处理废水后的硅藻土可以再生。

郭晓芳等[17]研究了锰改性的硅藻土对水中铅、锌的吸附及适宜条件。

研究表明,低离子强度、中偏碱性、室温环境均有利于吸附过程的进行,含Pb2+、Zn2+的电镀废水经改性硅藻土吸附后,废水中Pb2+、Zn2+的浓度达国家工业废水最低排放标准,吸附等温线为Lang muir型吸附等温线,吸附过程为化学吸附。

改性硅藻土吸附效果的增加主要是因为比表面积的增加和表面电荷的增加。

饱和吸附了Pb2+、Z n2+的改性硅藻土,可利用Ca Cl2溶液进行再生。

改性硅藻土中的锰离子稳定,基本不溶出,不会造成二次污染。

Y.AL-DEGS等[18]研究了锰改性的硅藻土对水中铅离子的吸附,研究表明在硅藻土上氧化锰的量为0138g/g硅藻土时吸附效果最好,改性后的表面积从33m2/g变为80m2/g,过滤速度从1153m l/ (m2#s)变为68157m l/(m2#s)。

在pH为4时,硅藻土和改性的硅藻土表面电荷分别为0和-40 L cou l/c m2,对铅的吸附饱和量分别为24mg/g和99 mg/g。

改性硅藻土的吸附效果的增加主要是因为表面电荷的增加。

2.4硅藻土对含非极性芳香烃废水的吸附研究
工业污水中非极性芳香烃是一类极具污染性的污染物,此类污染物的去除也引起了人们的广泛重视。

近年来人们已经开始研究用硅藻土及改性的硅藻土来去除此类污染物。

Petra H u ttenloch等[19]研究了不同链长度、不同官能团的氯代硅烷来改性的硅藻土的特性,并研究了其对非极性芳香烃的吸附特性。

文中所选的氯代硅烷为三甲基氯硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷、二甲基十八烷基氯硅烷、联苯二氯硅烷。

研究表明对非极性芳香烃的吸附量不仅与T OC有关,还与氯硅烷上接的有机官能团有关。

用联苯二氯硅烷去除污水中的甲苯、邻二甲苯、萘的效果最好,去除率分别为71%、60%、30%。

改性硅藻土对非极性芳香烃的吸附符合Freund lich吸附等温式。

H i d eyuk iNaka mura等[20]研究了多环芳烃可与水中的氯结合而更易吸附在硅藻土表面而去除。

研究表明与氯结合了的多环芳烃在硅藻土上的吸附速率远远快于单纯的多环芳烃在硅藻土上的吸附速率。

3硅藻土的应用前景
近年来,硅藻土做为絮凝剂、吸附剂已经被广泛的研究,虽然已取得了一定的成果,但是作为吸附材料用于污水处理的工业化并不多见。

开展这方面的研究工作,通过对硅藻土的提纯、改性,使硅藻土能够作为有效的吸附材料用于工业污水的处理,对于中国丰富的硅藻土资源有着很重要的意义,也是今后发展的主要趋势。

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第34卷第5期2009年5月薛红梅#交通规划环评的影响识别及案例分析
Vol134N o15
M ay2009
别出主要的环境影响,在决策的早期提出预防性的措施或调整规划方案,对于减缓或避免规划实施过程中可能出现的负面影响起到很重要的作用。

规划实施后的建设期和运营期产生的影响类别大体上是相同的,只是由于交通政策的变化、线路或站点的选择等因素而使产生的影响程度不同,表中的影响类型基本上在各类专项交通规划实施过程中都可能出现。

因此,该表的设计思路可以应用在各种交通规划的环境影响评价中。

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