【摘 要】
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近年随着我国工业水平高速发展,含硅产品的生产和使用急剧增加,致使大量含硅废弃物产生,尤其在化工企业。通常情况下,含硅废弃物中主要成分是硅,同时含有其他如金属元素等杂质,处理不当则会对自然环境及人体健康造成潜在危害。目前含硅废弃物主要采用填埋处置,这不仅造成土地资源浪费、增加环境负担,同时易造成硅等物质的浪费。因此,亟待探求含硅废弃物适宜的高值资源化处置途径。本研究选择江西蓝星星火有机硅企业含硅废渣
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近年随着我国工业水平高速发展,含硅产品的生产和使用急剧增加,致使大量含硅废弃物产生,尤其在化工企业。通常情况下,含硅废弃物中主要成分是硅,同时含有其他如金属元素等杂质,处理不当则会对自然环境及人体健康造成潜在危害。目前含硅废弃物主要采用填埋处置,这不仅造成土地资源浪费、增加环境负担,同时易造成硅等物质的浪费。因此,亟待探求含硅废弃物适宜的高值资源化处置途径。本研究选择江西蓝星星火有机硅企业含硅废渣为原料,借助其排放量大、富含硅的特点,通过碱熔煅烧法获得硅液,联合水热合成法,成功将其制备成结构稳定、孔隙均一的介孔二氧化硅,并将二氧化硅投加至阳离子碱性染料罗丹明B（Rh B）溶液中,通过等温、动力学吸附实验及其热力学分析等系统深入地研究其对Rh B的吸附效果及其影响因素;同时结合表征手段XRD、FTIR、SEM、TEM、BET、ζ电位等对吸附目标污染物前后的固样结构、组分及形貌分析深入探寻二者反应机制。相关研究结果如下:（1）利用碱熔法,探讨了碱矿比、碱熔温度、碱熔时间和固液反应时间对提取率的影响。结果表明:在硅渣与氢氧化钠质量比为1:2条件下、550℃煅烧2 h,固液比为1:50条件下常温搅拌6 h,可成功将单晶硅转化为可溶解性Na2Si O3,能够获得最佳提取率,硅提取率为368 mg/g。（2）以十六烷基三甲基溴化铵为模板,通过水热合成法,探讨了模板剂用量、水热温度、体系p H值、陈化时间等因素对介孔二氧化硅合成的影响。结果表明:以本课题研究中所得硅液作为硅源,最佳的n（Si）:n（CTAB）:n（H2O）=1:0.3:100,体系p H为7,水热温度及时间分别控制120℃和12 h,陈化48 h,550℃条件下煅烧5 h,优选参数后制得固体产物表明,可制备出孔径均一、比表面积及孔容较大的长程有序性球棒状介孔二氧化硅。制得的MCM-41的BET比表面积为783.23 m~2/g,孔容为0.75 cm~3/g,平均孔径为2.38 nm。在溶液中表面呈电负性。（3）上述制得的MCM-41在25℃对Rh B最大吸附量为295.23 mg/g,4小时达到吸附平衡。MCM-41对Rh B的吸附符合Langmuir等温吸附模型（R~2=0.999）,且动力学反应属于准二级动力学模型（R~2=0.9999）,表明该过程是一种单层的化学吸附。由热力学结果表明该吸附过程是放热、自发的过程。（4）通过FT-IR对MCM-41吸附染料Rh B污染物前后的固体产物表征,反应后产物出现染料Rh B的特征峰;通过XPS分析对比可知,MCM-41表面基团结构相对含量发生变化,Si-OH特征峰向低结合能偏移,MCM-41的疏水性增加。结合MCM-41的ζ电位,表明去除Rh B主要是静电作用。经5次循环后,MCM-41对Rh B的去除量仍可达到62.75 mg/g,表明MCM-41具有较好的循环使用性能。可见,经有机硅渣制备的介孔二氧化硅具有吸附有机污染物潜能,具有可循环再生的特性,潜在应用前景广。
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