硅藻土的有机改性及其对腐植酸的吸附

第27卷第6期2006年12月 青 岛 科 技 大 学 学 报

Jour nal of Qing dao University of Science and T echno logy

V ol.27No.6

Dec.2006

文章编号:1672-6987(2006)06-0486-04

硅藻土的有机改性及其对腐植酸的吸附

曹亚丽

(江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013)

摘 要:以云南腾冲硅藻土为原料,在对原硅藻土进行提纯后,采用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDA AC)作为改性剂,对硅藻精土进行了有机改性,制备成新型的有机改性硅藻土,用于吸附去除水中腐植酸。同时,考察了各种因素(pH值、投加量、吸附时间、温度)对PDMDAA C-硅藻土吸附去除腐植酸的影响。

关键词:腐植酸;硅藻土;PDMDAAC;吸附

中图分类号:TQ314.253 文献标识码:A

Utilizing Diatomite Modified by PDMDAAC to

Absorb Humic Acid of Pollution Water

CAO Ya-li

(College of Energy and Pow er E ngineering,Jiangsu University,Zh enjiang212013,Chin a)

Abstract:The diato mite from Tengcho ng of Yunnan pr ovince,w hich is mo dified by PD-MDAAC,is employed to absorb the humic acid in the pollution w ater.The effects of pH value,the amo unt o f modified diatomite,the absor ption time and the absorptio n temperatur e are inv estig ated.

Key w ords:hum ic acid;diatomite;PDMDAAC;absor ption

硅藻土作为一种多孔材料,在我国有着丰富的资源[1]。硅藻土经过改性处理后作为吸附材料对有机物和重金属的吸附去除,国内研究的也比较多[2-6]。一直以来,国内外研究采用的改性剂多为各种季铵盐阳离子。曹达文等[7]分析了改性硅藻土处理城市污水的技术原理,并指出改性硅藻土相对于一般的铝盐、铁盐等污水处理剂,具有效果稳定,二次污染少,可回收利用空间大,价格低廉等优点。本工作以云南腾冲硅藻土为原料,制备成新型的有机改性硅藻土,用于吸附去除水中腐植酸。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

710A型PH/ISE测定仪、DR/4000U紫外/可见分光光度计、H ZQ-C空气浴振荡器、K.H.S 型电热恒温水浴锅、XZXC-15升双槽擦洗机。

焦磷酸钠(Na4P2O7);聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAA C),分子量一万左右。

1.2 实验方法

1.2.1 原水配制

称取一定量的腐植酸固体粉末,在碱性条件(加入1 0mo l L-1的N aOH溶液,调节pH= 12)下缓慢溶解,溶解后用V(自来水) V(蒸馏水)=1 1的水定容备用。天然原水中腐植酸浓度一般为十几毫克每升,本实验模拟水样选定总有机碳浓度TOC为12mg L-1作为研究基础。

1.2.2 硅藻土的制备

所用硅藻土为低品位硅藻土,硅藻土颗粒外

收稿日期:2006-03-07

作者简介:曹亚丽(1980~),女,硕士研究生.

第6期 曹亚丽:硅藻土的有机改性及其对腐植酸的吸附

部含有共生杂质矿物,内部含有粘土杂质,尤其是

孔隙内有的杂质阻塞了硅藻土内部的孔隙结构,

影响了硅藻土的吸附性能,因此在对硅藻土改性

前对其进行提纯是非常重要的。

水洗:取一定量的硅藻原土放入XZXC-15L

双槽擦洗机中,加水调至质量分数为30%~

40%,混匀后加入质量百分数0 5%的焦磷酸钠

擦洗20m in,对擦洗产物进行搅拌稀释至质量分

数为10%~15%,然后过100目筛,以除去杂草、大颗粒的石英和长石。将剩余矿浆搅拌5min,再静置10m in,清除沉降粗土及细沙后,对悬浮矿浆进行2次搅拌10min,期间用1 0m ol L-1 NaOH溶液调节pH值至8~9之间,沉降24h,倾去悬浮液,沉淀物为1次擦洗硅藻土。对一次擦洗硅藻土进行二次擦洗后,对二次擦洗硅藻土用去离子水洗涤至中性,在100 左右的温度下烘干,粉碎,磨细,过200目筛,密闭存放,备用。

酸浸:酸浸主要是利用SiO2对酸的稳定性及杂质元素对酸的不稳定性,使硅藻原土中的A l2 O3、Fe2O3、CaO、M gO等粘土矿物杂质生成可溶性的盐类,经过过滤、洗涤、干燥即可得到硅藻精土。

有机改性:以PDM DAAC为改性剂,对硅藻精土进行有机改性。将硅藻土与PDM DAAC按一定比例在水介质中混合,在60 水浴中搅拌反应2 5h,反应完成后离心分离,洗涤2~3次后, 75 干燥,称重,保存待用。

1.2.3 吸附实验

用0 1mo l L-1的H Cl溶液将腐植酸水样调至所需的pH值,并取150mL倒入磨口锥形瓶中,加入一定量的PDMDAAC-硅藻土,塞紧瓶盖,置于H ZQ-C空气浴振荡器中,在20 恒温条件下以300r m in-1的速度振荡2h。将吸附平衡后的水样经3000r min-1离心后取上层清液,用DR/4000U紫外分光光度计测定溶液在254nm处的吸光度U V254,并计算吸附去除率 。

=(C0-C t)/C0 100%

2 结果与讨论

2.1 硅藻土的有机改性

2.1.1 PDM DAAC和硅藻土质量比对吸附性能

的影响

PDM DAAC与硅藻土的质量比对吸附去除

率的影响见图1。从图中可以看到,当m(PDM-DAAC)/m(硅藻土)<0 03时,改性硅藻土对腐植酸水样的吸附去除率随着质量比的增加而逐渐升高,当m(PDM DAAC)/m(硅藻土)>0 03时,改性硅藻土对腐植酸的去除效果基本上将保持稳定。

图1 PDMDAAC与硅藻土质量比对吸附性能的影响Fig.1 Effect of m(PDM DAAC)/m(diatomite)

on th e ab sorption capability

硅藻土颗粒表面吸附阳离子型聚合物PDM-DAAC后,使硅藻土的表面的电性由负变正。这种带有正电荷的硅藻土颗粒与腐植酸中带负电荷的基团发生电性中和或某种专属化学作用以达到去除腐植酸的目的。当m(PDM DAAC)/m(硅藻土)=0 03时,硅藻土颗粒表面的吸附电位已经达到饱和,见图2。当m(PDM DAAC)/m(硅藻土)<0 03时,PDM DAAC-硅藻土的表面电位随着质量比的增加是逐渐增大的,从-5m V增加到30mV;当m(PDM DAAC)/m(硅藻土)>0 03时,它的表面电位就会保持在30m V不再继续增大,说明这时硅藻土对阳离子的吸附已经达到饱和,从而改性硅藻土对腐殖酸的吸附去除能力也就达到了极限。在以下的吸附实验中均采用m (PDMDAA C)/m(硅藻土)=0 03的改性硅藻土。

图2 电位随PDMDAAC与硅藻土质量比的变化关系Fig.2 Effect of m(PDM DAAC)/m(diatomite)on voltage

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