硅藻土环保矿物材料

硅藻土是一种由硅藻及其他微生物的硅质遗体沉积而成的生物硅质沉积岩，具有微孔结构发达、比表面积巨大、质轻、吸附能力强、低导热性、化学稳定性好等特点，同时其价格便宜，使用操作简便，使其在环境工程领域具有广阔的应用前景。1、硅藻土废水处理材料硅藻土具有巨大的比表面积，并且颗粒中含有大量硅羟基，硅羟基在水溶液中会解离出H+，从而使硅藻土的表面带有较强的负电荷，是一种性能优良的吸附剂。为进一步提高硅藻土的吸附性能，大量研究人员对其进行了一系列的改性工作，改性硅藻土可用于处理生活污水、含重金属离子废水、造纸废水与印染废水等。范艺等采用表面交联法合成了锆改性硅藻土，发现锆改性硅藻土对磷的吸附量高于纯氧化锆吸附剂，对磷浓度为2mg/L的富营养化湖水，锆改性硅藻土投加量大于1.25g/L时，反应后水体中磷浓度即可满足《地表水环境质量标准》规定的湖库Ⅲ类标准。王芳用过渡金属（Fe、Cu、Zn）改性硅藻土，当Fe的添加量为7%时，氨氮吸附量为1.18mg/g，氨氮去除率为未改性硅藻土的2.19倍。2、硅藻土有机污染物吸附材料有机污染物是环境领域中最复杂的一类污染物，它会对人体健康和动植物的生长造成威胁，破坏生态平衡，干扰生态系统。可通过在硅藻土表面负载例如活性炭、分子筛、MOF、金属氧化物等活性组分，调节硅藻土表面的正负电性，改善与吸附质间的界面作用，去除水体中的各种有机染料分子、污染油类、垃圾渗滤液和其他有机废水等。3、硅藻土重金属吸附材料重金属离子经过工业废水排放进入环境水体中，经过一系列化学作用及迁移转化，最终以不同的形态滞留在水体中，形成永久性潜在危害。利用纳米金属氧化物表面富含活性羟基基团，易于与溶液中的污染物质结合及具有高的吸附活性的特性，将纳米金属氧化物修饰于硅藻土表面，通过二者的协同作用可实现水体中污染物的高效吸附。目前，表面处理或改性硅藻土用于重金属离子吸附已成为研究热点。4、硅藻土吸附填料硅藻土作为一种具有丰富微孔结构、巨大比表面积、高孔隙率、吸附能力强、化学稳定性好、资源丰富等优点的廉价矿石材料，可以作为制备活性污泥法和生物膜法中填料的原料来提高处理效率。朱健等以硅藻土为主要原料，与超细碳粉、烧结助剂和粘结剂按一定比例制备出了硅藻土基多孔吸附填料，其对水体中Pb2+吸附容量较硅藻土原土（粉体）提高了78.0%。5、硅藻土微生物载体硅藻土具有丰富的孔隙以及比表面积，如果加在活性污泥中，那么微生物就可以通过其多孔结构进行粘附，硅藻土也就能够作为微生物的载体，从而提高微生物的生物活性，并能减少污泥膨胀，进而提高出水指标。Zhang等发现，在活性污泥系统中添加硅藻土，能够提高含酚类化合物废水处理系统中的生物量，并且可以增强污泥的沉降性能；添加的硅藻土可以作为微生物的载体，提高生物量，添加硅藻土能够提高废水中COD和总酚的去除率。6、硅藻土助滤剂和过滤剂与传统意义上的精细过滤相比，硅藻土的粒径比较小，所以出水的悬浮固体的含量和粒径是远小于常规的过滤工艺的；由于硅藻土过滤层较易脱落，其滤膜可以反复预涂，这些特点与超滤膜或陶瓷膜过滤相比，克服了超滤膜或陶瓷膜的易堵塞、反洗较困难等技术性难题，是一种应用前途非常好的精密过滤材料。7、硅藻土空气污染治理材料吸附法处理VOCs的能耗较低，去除率高，价格也比较低廉，几乎没有二次污染。硅藻土价格低廉，且吸附性能良好，近年来，有关学者通过对其进行改性，大大提高了硅藻土对有机污染物的吸附能力。此外，通过硅藻土负载纳米TiO2等光催化组分，使其不仅具有吸附甲醛、甲苯、苯酚等有机污染物的功能，而且具有光催化降解这些有机污染物的功能。8、硅藻土催化降解与合成材料硅藻土的高比表面积和多孔结构可以为催化剂提供有效的表面和合适的孔结构，增加活性组分和反应物的接触概率和面积，提高催化剂的利用效率；硅藻土的机械稳定性及高温稳定性可保证活性物质在高温条件下也不会失活；硅藻土成本低廉，可降低催化剂生产成本。在以硅藻土作为光芬顿非均相催化剂方面，Yan等制备了Fe2O3负载的硅藻土基复合材料。硅藻土也可以作为单质催化剂材料的载体，Brunner等实现了在硅藻土表面负载纳米金颗粒，并将其作为催化剂应用于葡萄糖的催化氧化。9、硅藻土土壤修复材料硅藻土可通过孔道内的化学反应实现对土壤中重金属的有效固定，并降低其生物有效性；此外，无定性的硅藻土颗粒能够吸附超过其自身体积1.5倍的水分，土壤有效水分含量显著增加，同时表面多孔性质也是肥料的良好载体，对氮磷钾具有良好的缓释作用，因此，也是一种优良的土壤改良剂。硅藻土作为一种新型的环保矿物材料，在处理各种污染物方面具有价格低廉、效率高的优势，使其发展前景十分广阔。因此，需要深入探讨硅藻土在工业废水、废气和土壤的处理中的吸附机理与动力学特性，找到规律与影响因素，以满足硅藻土对不同类型污染物处理的需求。另外，硅藻土的孔结构及表面活性有限，并非对所有环境污染物都有良好的去除能力。因此，研究者们利用各种物理或者化学手段，对硅藻土表面进行改性或者复合处理，研发出不同硅藻土基复合材料，以扩展硅藻土在环境领域的应用范围。参考来源：[1]关峰,张亮.硅藻土在环境工程领域的应用进展[J].中国环境管理干部学院学报,,27(5):54-57.[2]姜德彬,袁云松,吴俊书,等.硅藻土基复合材料在能源与环境领域的应用进展[J].材料导报,,33(5):-.

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