硅藻土在城市污水和工业废水处理中的应用

硅藻土是由硅藻及其他微生物的硅质遗骸组成的生物硅质岩,具有巨大的比表面积和强大的表面吸附性能。硅藻土特殊的架构特征、分子筛功能使其在废水处理领域表现出越来越广泛的应用前景。本文介绍了硅藻土的物理化学性质,重点对硅藻土和改性硅藻土在城市污水、工业废水尤其是含重金属废水以及垃圾渗滤液中污染物的去除中的应用进行了研究,认为硅藻土作为一种新型的天然微孔材料,具有来源广泛、污水处理效果好等特点,并对硅藻土的改性方法和应用前景进行了展望。     

硅藻土的改性以及处理重金属废水的研究进展

硅藻土作为一种良好的吸附材料,已被广泛应用于各种污水处理中。硅藻土具有独特的表面结构与优异的吸附性能,通过对硅藻土吸附原理的研究,很适合于作为吸附材料应用于各种工业污水的处理。在简单介绍硅藻土的基础上,综述了近年来国内外在硅藻土改性方面的研究,以及对重金属离子污染物吸附的研究进展,并展望了其未来的发展趋势。     

改性硅藻土在污废水中应用现状及发展趋势

为了更好地探索改性硅藻土在水处理领域的应用,介绍了硅藻土的三类改性方式(无机改性、有机改性、活化处理)与基本原理,总结了国内外应用改性硅藻土处理生活污水、含重金属离子废水、造纸废水与印染废水的研究现状,讨论了改性硅藻土作为一种新型吸附材料在水处理领域的发展趋势与挑战。     

不同类型吸附剂去除水体中Sb(Ⅴ)的对比研究

本文对比研究了沸石、酸碱改性沸石、硅藻土、酸改性硅藻土、锰改性硅藻土、水葫芦干粉末、酸碱改性水葫芦干粉末、煤灰、煤渣、稻草秸秆粉末(40目)、稻草秸秆颗粒(粒径0.5cm)、玉米秸秆粉末(40目)、玉米秸秆颗粒(粒径0.5cm)、陶粒、铁氧化物改性陶粒等15种吸附材料吸附去除水体中Sb(Ⅴ)的效果。结果表明,在固液比为1 g∶50 m L,初始溶液p H=7.5±0.5,反应温度为25±2℃,震荡速率150 r/min,初始Sb(Ⅴ)浓度为1000μg/L,吸附反应时间为5h条件下,15种吸附材料对Sb(Ⅴ)具有显著不同的吸附效果,吸附量大小依次为煤渣铁氧化物改性陶粒锰改性硅藻土酸碱改性水葫芦干粉末煤灰玉米秸秆粉末酸碱改性沸石酸改性硅藻土玉米秸秆颗粒稻草秸秆粉末沸石稻草秸秆颗粒陶粒水葫芦硅藻土。通过对原始吸附材料进行不同改性处理,发现改性后材料相对于原始材料对Sb(Ⅴ)的吸附能力有明显提升,其中锰改性硅藻土、酸碱改性水葫芦和铁氧化物改性陶粒对Sb(Ⅴ)的吸附量分别为48.7、46.6和48.9μg/g。其中,铁氧化物改性陶粒作为一种新型的大颗粒吸附剂,不仅对Sb(Ⅴ)的吸附性能好,而且相对于传统的粉末型吸附剂更易于从被处理水体中取出,避免了吸附剂和目标毒害元素驻留在水体中产生二次释放的环境风险,具有较好的应用潜力。     

硅藻土在废水处理中的应用

硅藻土由于其具有独特的表面结构和良好的吸附性能,适合作为吸附材料应用于各种污水处理中。在此简单介绍硅藻土的基础上．综述了近年来国内外硅藻土应用在水处理中去除有机物、重金属离子以及有色染料等各方面的研究进展。     

几种吸附材料对磷吸附性能的对比研究

针对白洋淀府河水体磷污染问题,研究了天然沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥、铁铝泥五种材料对磷的吸附性能,并利用盐酸改性铁铝泥、铁盐改性粉煤灰和赤泥,对比研究了改性后材料对磷的吸附能力,探讨了水体pH值和其他离子对其吸附性能的影响。结果表明:沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥对磷的吸附符合一级动力学模型,而铁铝泥和改性后材料吸附磷符合准二级动力学模型;改性前后各材料吸附磷等温线均符合Langmuir方程。各材料吸附磷能力为:改性赤泥>改性粉煤灰>改性铁铝泥>铁铝泥>赤泥和粉煤灰>沸石>硅藻土,改性材料吸附磷能力明显提高。溶液pH值显著影响改性材料吸附磷效果,pH为7时吸附量最大;硫酸根和碳酸氢根离子抑制磷的吸附,氯离子和硝酸根离子没有明显影响。     

挥发性有机物吸附材料研究进展

介绍了活性炭类、介孔分子筛、疏水硅胶以及高分子材料等挥发性有机物吸附材料的吸附特性及改性方法,分析了各类吸附材料的优缺点,提出了开发高选择性、高解吸率的吸附剂以及复合吸附剂将是今后研究的重点。     

铬污染场地生物吸附修复技术研究进展

工业废水、废渣中铬的存在对环境和人体有着潜在危害。生物吸附修复技术因为其技术上的可行性、经济性以及对环境影响较小的特点,成为从污染场地中去除有毒金属最具前景的技术之一。介绍了铬污染来源、铬的主要存在形式及其毒性,同时对铬吸附机制进行了分类讨论;分析了细菌、真菌、藻类、植物以及其他改性材料对铬的生物吸附特性,分别阐释了其吸附机理及主要影响因素;提出了生物吸附机理的研究、生物吸附参数的优化、生物吸附剂的化学改性是实现生物吸附修复技术规模化应用的关键。     

大孔吸附树脂处理工业废水研究进展

在介绍了大孔吸附树脂的结构、吸附原理和分类,以及论述了国内外采用大孔吸附树脂处理苯胺、苯肼、含酚、含苯甲酸衍生物、含萘衍生物和含锌离子等废水具有很好的吸附-解吸特性的基础上,深入探讨了大孔吸附树脂处理废水的优点和影响因素,并指出大孔吸附树脂在工业废水的处理上是一种非常具有应用前景的新型吸附材料。     

硅藻土的复合改性及其对水溶液中Cd2+的吸附特性

鉴于单一常规方法对硅藻土吸附性能的改善空间有限,为了显著改善硅藻土的吸附性能,应用酸活化-钠化-柱撑-焙烧复合改性工艺对硅藻土实施了改性,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(IR)对硅藻土改性前后微观形貌、物相组成和官能团的变化进行了分析,探究了硅藻土改性前后对Cd~(2+)的吸附能力与机制.结果表明,最佳复合改性工艺条件为:硫酸体积分数10%,NaCl质量分数6%,OH/Al摩尔比2.2,焙烧温度150℃;改性后,硅藻土对Cd~(2+)的吸附容量由原来的5.44 mg·g~(-1)提升至9.60 mg·g~(-1),提升了76.5%;改性前后硅藻土对Cd~(2+)的吸附均符合Langmuir等温吸附模型和二级动力学模型,吸附以物理过程为主.SEM、XRD和IR分析结果均表明,经复合改性,硅藻土壳体杂质得到清除,聚合羟基铝离子(Al13)成功引入硅藻土孔道并发挥柱撑作用,硅藻土壳体孔隙结构得到了充分改善.     

硅藻精土技术处理生活污水

硅藻土处理城市污水技术是一项物化法污水处理技术,高效的改性硅藻土污水处理剂是该技术的关键,在此基础上配合合理的工艺流程和工艺设施,该技术可实现高效、稳定而又廉价地处理城市污水的目的.硅藻精土水处理技术具有投资少、占地小、运行费用低等特点,在污水处理行业逐渐得到广泛的应用.本文介绍了硅藻精土处理生活污水的工作原理,重点分析了硅藻精土处理污水工艺、与其他污水处理工艺的主要区别和投资大小的比较.由于这是一项新技术,在理论和实际工程应用上都还存在一些问题有待解决.     

Flower-, wire-, and sheet-like MnO_2-deposited diatomites:Highly efficient absorbents for the removal of Cr(Ⅵ)

Flower-, wire-, and sheet-like MnO2-deposited diatomites have been prepared using a hydrothermal method with Mn(Ac)2, KMnO4and/or MnSO4 as Mn source and diatomite as support. Physical properties of the materials were characterized by means of numerous analytical techniques, and their behaviors in the adsorption of chromium(VI) were evaluated.It is shown that the MnO2-deposited diatomite samples with different morphologies possessed high surface areas and abundant surface hydroxyl groups(especially the wire-like MnO2/diatomite sample). The wire-like MnO2/diatomite sample showed the best performance in the removal of Cr(VI), giving the maximum Cr(VI) adsorption capacity of 101 mg/g.     

Fe-Al改性硅藻土与CaO配施改良Cd污染土壤

以人工模拟Cd污染土壤为研究对象,以Fe-Al改性硅藻土和CaO为原料制备组配改良剂,通过土壤培养试验研究了Fe-Al改性硅藻土与CaO不同配比对组配改良剂改良Cd污染土壤效果的影响.结果表明,向Cd污染土壤施加Fe-Al改性硅藻土与CaO以不同配比所制得组配改良剂对土壤Cd形态、pH值、CEC值、OM值、含水率、有效氮、速效磷、有效钾均产生了积极的影响.当Fe-Al改性硅藻土与CaO的配比为1：6时,土壤可交换态Cd含量较空白对照降低了74.67%,较单一施加Fe-Al改性硅藻土和CaO分别降低了64.63%和7.87%,与对照相比,土壤pH值提升了0.45,土壤CEC提升了69.78%,土壤有效氮、速效磷分别提升了28.57%、70.85%.Fe-Al改性硅藻土与CaO配施能有效控制土壤Cd污染,同时还可有效改善土壤耕作性能.     

碳酸钙改性硅藻土处理电解锌漂洗废水实验研究

铅锌矿在我国储存量大,电解法生产锌过程中可产生含Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)、As5+和Cu~(2+)等重金属离子的漂洗废水。以硅藻土精土为基体,用碳酸钙作为改性剂制备改性硅藻土,对电解锌漂洗废水进行吸附实验研究。结果表明:在反应时间为150 min,碳酸钙改性硅藻土用量为3 g/L,pH为5.46,温度为25℃条件下,对废水进行吸附实验,吸附后废水中的Cu~(2+)和As5+离子浓度低于仪器检测线(0.01 mg/L和0.09 mg/L),Pb~(2+)浓度为0.16 mg/L,吸附后废水中Cu~(2+)、As5+和Pb~(2+)离子浓度均满足GB 25466—2010《铅锌工业污染物排放标准》的排放要求。同时,采用SEM、FTIR、XRD等对碳酸钙改性硅藻土进行表征,进一步探讨了碳酸钙改性硅藻土对重金属的吸附机理。     

液/固体系Cu2+、Zn2+、Mn2+在硅藻土表面的吸附行为与特性

为了深入了解液/固体系Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附行为与特性,为硅藻土在含重金属离子废水处理上的应用提供充分的理论依据,采用静态吸附试验对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)在硅藻土表面的吸附条件、性能、行为与特性进行了系统的研究.结果表明,硅藻土投加量和离子初始浓度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响均可归结为液/固比(液相离子与硅藻土的质量比)的影响,过高或过低的液固比均不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最佳液/固比分别为0.025、0.100和0.100.溶液初始pH值对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的影响主要与溶液初始pH值与硅藻土等电点(2.0)之间的距离有关,接近或低于硅藻土等电点都不利于吸附,过高的pH值会使Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)发生沉淀,也不利于吸附,硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)所需的最适溶液初始pH值区间分别为4.0~6.0、4.0~7.0和4.0~7.0.溶液温度对硅藻土吸附Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的液膜扩散、颗粒扩散和吸附反应3个过程的影响不一致,导致对吸附量的影响无明显规律.硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)的吸附分别符合Langmuir、Tenkin、Freundlish等温吸附模型,以物理吸附为主,吸附反应容易进行,在40 min达到平衡,吸附容量(25℃时)理论值分别为4.335、23.031、3.844 mg·g~(-1).吸附是自发的、吸热的、无序性增加,符合二级动力学模型.吸附速率的控制步骤为发生在孔道内部的吸附反应.     

硅藻土复合材料净化室内空气的实验研究

利用硅藻土复合材料对室内空气中三种主要污染物甲醛、氨和苯进行了净化研究,比较了普通硅藻土和硅藻土复合材料对三种污染物的去除效果。测试了硅藻土复合材料的平衡吸附量,及其在空气流速、净化时间和吸附剂量条件下对污染物去除率的影响。结果表明:硅藻土复合材料的净化性能优于普通硅藻土,对甲醛、氨和苯的平衡吸附量分别为132μg/g、95μg/g和87μg/g,最佳去除率分别为67%、91%和53%,吸附剂量在一定范围内改变对硅藻土复合材料的净化效率影响不大,而空气流速和净化时间存在最佳值。     

不同产地硅藻土原位控制土壤镉污染差异效应与机制

为了了解不同产地硅藻土对土壤Cd污染固定效应及机制的差异,选择了云南腾冲、吉林临江、浙江嵊州和河南信阳这4地的硅藻土作为改良剂,对人工模拟Cd污染土壤进行原位固定修复试验.结果表明,不同产地硅藻土均能有效固定土壤中的Cd,当添加浓度为30 g·kg-1时,上述4地硅藻土分别使土壤有效态Cd含量下降了27.7%、28.5%、30.1%、57.2%;不同产地硅藻土对土壤Cd污染固定能力排序为:河南信阳浙江嵊州吉林临江云南腾冲;不同产地硅藻土自身理化特征对土壤Cd的固定起主要作用,硅藻土堆密度越小,比表面积越大,微孔数量越多,孔径分布范围越广,越有利于土壤有效态Cd的固定;不同产地硅藻土可以通过调节土壤理化性质来控制土壤Cd污染,土壤p H值和有机质是关键调控因素,提高p H值和增加有机质能有效促进有效态Cd的固定,调控土壤含水率对Cd的固定效果影响不大,而通过调控土壤CEC来控制土壤Cd污染存在一定时效性;河南信阳、浙江嵊州、云南腾冲硅藻土均使土壤p H值上升,有机质增多,有利于土壤Cd的固定,而吉林临江硅藻土则反之.     

Flower-, wire-, and sheet-like MnO2-deposited diatomites: Highly efficient absorbents for the removal of Cr(VI)

Flower-, wire-, and sheet-like MnO₂-deposited diatomites have been prepared using a hydrothermal method with Mn(Ac)₂, KMnO₄ and/or MnSO₄ as Mn source and diatomite as support. Physical properties of the materials were characterized by means of numerous analytical techniques, and their behaviors in the adsorption of chromium(VI) were evaluated. It is shown that the MnO₂-deposited diatomite samples with different morphologies possessed high surface areas and abundant surface hydroxyl groups (especially the wire-like MnO₂/diatomite sample). The wire-like MnO₂/diatomite sample showed the best performance in the removal of Cr(VI), giving the maximum Cr(VI) adsorption capacity of 101 mg/g.     

改性硅藻土对三种有机染料的吸附作用研究

以天然硅藻土分别负载十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、四甲基溴化铵(TMAB)和壳聚糖,制得一系列改性硅藻土,研究了改性硅藻土吸附水中的阴离子染料(活性红120)、阳离子染料(亚甲基蓝)、酸性染料(玫瑰红B)的适宜条件及吸附机理.结果表明,天然硅藻土对亚甲基蓝、四甲基溴化铵改性硅藻土对玫瑰红B和壳聚糖改性硅藻土对活性红120的饱和吸附量分别为51.15、49.56、56.64mg.L-1,效果良好,可被直接利用.延长吸附时间、增大吸附剂用量、控制溶液的pH值(<6)都能提高改性硅藻土吸附剂的吸附效果;3种染料在各自吸附剂上的平衡吸附量Qe与平衡浓度Ce之间的关系均符合Freundlich等温吸附方程,表明改性硅藻土吸附染料以分配作用、弱的溶质吸收为主.改性剂的引入可以改变硅藻土的表面电性,从而对不同类型染料的吸附能力产生不同影响.     

Flower-, wire-, and sheet-like MnO2-deposited diatomites: Highly efficient absorbents for the removal of Cr(VI)

Flower-, wire-, and sheet-like MnO₂-deposited diatomites have been prepared using a hydrothermal method with Mn(Ac)₂, KMnO₄ and/or MnSO₄ as Mn source and diatomite as support. Physical properties of the materials were characterized by means of numerous analytical techniques, and their behaviors in the adsorption of chromium(VI) were evaluated. It is shown that the MnO₂-deposited diatomite samples with different morphologies possessed high surface areas and abundant surface hydroxyl groups (especially the wire-like MnO₂/diatomite sample). Thewire-like MnO₂/diatomite sample showed the best performance in the removal of Cr(VI), giving the maximum Cr(VI) adsorption capacity of 101 mg/g.