论文部分内容阅读
硅藻土是一种生物成因的无机非金属矿物材料。其表面存在独特大孔结构,因此被广泛应用于制备助滤剂、吸附剂和载体的材料。然而,对于尺寸较小的重金属离子等环境污染物,则难以通过硅藻土滤饼层的“筛分”作用将其滤除,加之硅藻表面羟基多为水分子“屏蔽”,因此,硅藻土在重金属离子的吸附方面并不具备显著优势。通常需要通过改性处理以提高其重金属离子吸附能力。本研究尝试通过有机硅烷嫁接的方式对硅藻土表面进行改性,以期制备出具有高铜离子吸附能力的硅材料。并且探讨了不同温度热处理硅藻土的硅烷化嫁接改性效果及其对铜离子的吸附能力,系统的研究了不同温度热处理对硅藻土硅烷化嫁接改性效果的影响,探明了硅藻土硅烷化嫁接所需的最佳预处理温度。本论文研究工作的主要成果和具体结论如下:(1)探讨了热处理对硅藻土结构和表面性质的影响当热处理温度≤1100 oC时,硅藻质蛋白石的矿物结构不会发生转化。硅藻土经800 oC煅烧后,孔结构开始遭到破坏;硅藻土表面吸附含有大量表面吸附水,经600 oC处理后,物理吸附水基本脱出;经700 oC热处理后,氢键结合水脱出。硅藻质蛋白石的脱羟温度≥700 oC,硅藻土(Dt)表面吸附水和羟基密度分别为4.31 mmol/g和0.82 mmol/g。(2)研究了适合硅藻土硅烷化改性的预处理温度APTES改性后,硅藻土的晶相结构并未发生变化,APTES仅在硅藻壳体表面发生了缩合反应;硅藻土预处理温度对硅烷化嫁接率具有重要的影响。因此800 oC是较为理想的预处理温度。(3)对硅烷化改性硅藻土的Cu2+吸附能力进行了评估改性后硅藻土的Cu2+吸附能力较高,其饱和吸附量为改性前的16.8倍。改性硅藻土对Cu2+吸附为化学吸附过程,经120 min后即可达到平衡。pH为47时,改性硅藻土对Cu2+的吸附效果最好。本论文研究工作可为硅藻土在重金属污染物处理、贵金属回收等领域中研究的深入与应用的拓展提供理论与实验依据。另外,还将有助于提高我国硅藻土资源利用水平。