聚羟基铝柱撑硅藻土的制备及其对水溶液中Cu2+、Zn2+的吸附特性

鉴于天然硅藻土因理化构造缺陷而导致的吸附性能局限性和传统物化方法对硅藻土改性效果的有限性,为了显著改善硅藻土的吸附性能,采用聚羟基铝对硅藻土实施了柱撑改性.通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)分析了硅藻土柱撑前后理化特性的变化,并考察了柱撑前后硅藻土表面性能及其对Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附特性的差异.结果表明,硅藻土最佳柱撑条件为n(OH-)/n(Al3+)=2.2、KCl浓度1.8 mol·L~(-1)、Al/土比10 mmol·g~(-1)、反应温度60℃、反应时间24 h、老化温度200℃、老化时间0.5 h.柱撑后,聚羟基铝被成功置入硅藻壳体内部,形成了有效柱体,增大了孔道间距,拓展了吸附反应界面,使微孔表面羟基数量增多,表面活性增强.柱撑前后硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)的等温吸附特性均符合Langmuir模型,吸附动力学特性均符合二级动力学模型.柱撑后硅藻土对Cu~(2+)、Zn~(2+)的吸附容量分别达到7.491 mg·g~(-1)、11.312mg·g~(-1),较柱撑前分别提高了32.9%、33.3%,硅藻土吸附性能得到了极大的改善.     

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.     

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.