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摘 要：硅藻土（DE）具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、有优异的表面性能，增容，增稠以及提高附着力。聚丙烯酰胺（PAM）能与分散于溶液中的悬浮粒子架桥吸附，有着极强的絮凝作用。本课题采用PAM包覆硅藻土，再将所得改性硅藻土（PDE）用于模拟含铬废水及工业含铬废水处理，并对其机理进行探究。通过本课题来对PAM改性硅藻土的合成及其对吸附Cr（Ⅵ）的吸附进行研究。
关键词：PAM；硅藻土；去除；Cr（Ⅵ）
一、 绪论
（一） 研究背景
近些年，我国水环境随着工业的发展持续恶化，屡屡出现因为污染引起的缺水和安全事故。由于吸附法对进水的预处理要求高，吸附剂的价格昂贵，因此在废水处理中，吸附法主要用来去除废水中的微量污染物，达到深度净化的目的。
（二） 硅藻土的性质及改性方法
硅藻土的晶体结构及其矿物学特性
天然硅藻土的主要成分是SiO2，它具有以下特性：多孔性、较低的浓度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性。
（三） PAM性质及其在水处理中的应用研究进展
1. PAM的结构性质
PAM的使用特性：（1）絮凝性；（2）粘合性；（3）降阻性；（4）增稠性。
2. PAM在水处理中的应用研究
阴离子型PAM能以任意比溶于水，有很好的水溶解性。在pH为4-14达到理想的使用效果。在pH为7～14的介质中，显示高聚合物电解质的特性。能够和高价的金属离子交联生成难溶的凝胶体。
二、 六价铬标准曲线的绘制及PDE合成制备
（一） 标准曲线绘制
二苯碳酰二肼分光光度法测定六价铬标准曲线的绘制照GB7467-87绘制标准曲线。
（二） 改性硅藻土制备
1. 制备PAM包覆硅藻土
取200mL浓度分别为1，2，5，10，20（g/L）PAM溶液放入500mL锥形瓶中，滴加一定量的1mol/L的NaOH溶液，分别加入50g硅藻土，控制温度匀速搅拌3h，使硅藻土与PAM混合均匀，形成PAM改性硅藻土（PDE），过滤，水洗并静止3h，除去上层浑浊液，得到的土样于90±2℃下烘干、破碎、研磨，过150目筛备用。
三、 实验分析方法
（一） 重金属吸附的表征与测定
在若干加入一定量浓度的Cr（Ⅵ）水溶液锥形瓶中，分别加入一定量改性硅藻土，控制反应条件，振荡吸附，测定天然硅藻土对Cr（Ⅵ）的吸附能力。根据Cr（Ⅵ）的标准吸收曲线计算出A与A0所对应Cr（Ⅵ）浓度C与C0。
吸附率用下列方程式进行计算：P（%）=（C0-C）/C0*100%
（二） 不同因素对PAM改性硅藻土吸附Cr（Ⅵ）的影响
试验在室温下进行，取含一定浓度Cr（Ⅵ）水样体积100mL，分别投入天然硅藻土5.0g，控制温度匀速反应1h。上述条件不变，改变PAM包覆硅藻土的质量、模拟废水中不同的pH值，水样起始浓度变化对吸附Cr（Ⅵ）影响。通过去除率、吸附容量来表达改性硅藻土的吸附效果。
1. 硅藻土中PAM含量对Cr（Ⅵ）的吸附影响
通过图1比较，采用5g/L的PAM改性硅藻土。与天然硅藻土相比，5g/L PAM改性硅藻土提高了0.46mg/gCr（Ⅵ）的吸附容量，提高了23%的相对去除率。由于PAM包覆在硅藻土表面上，填充了表面孔隙的同时也增大了其吸附的比表面积，利于吸附Cr（Ⅵ）。随着PAM浓度的增大，当PAM浓度提高到10g/L以后，由于PAM在硅藻土表面堆积，使得硅藻土孔隙变小，PAM厚度增大，对重金属 Cr（Ⅵ）吸附能力下降。
2. pH值的影响
试样采用水样的初始浓度是100ppm。如图2所示，改性硅藻土对pH变化对Cr（Ⅵ）相对自然土有了更大的适用范围，在一般情况下，在酸性条件下，H 会抑制硅藻土表面上H 的解离，使得硅藻土在酸性条件下吸附重金属离子能力下降。而硅藻土表面经过PAM改性后，由于PAM包覆在硅藻土表面和填充于硅藻土孔隙中，在改性硅藻土对水中的H 可以继续与PAM发生水解反应，从而能够形成阴离子型PAM，使得改性硅藻土对pH的适应范围增大。
3. 初始浓度的影响
从图3的变化趋势得出以下结论：自然土和经过PAM改性后的硅藻土，对于Cr（Ⅵ）的吸附量随着Cr（Ⅵ）的初始浓度的增加而增加。在相同初始浓度下，随着浓度的增加，经过PAM包覆硅藻土的吸附量较自然土的差距会变得更大。随着Cr（Ⅵ）含量的变大，增加了相互的接触几率，在一定程度上提升了吸附量。
4. 正交实验
根据上述实验，在选择上述影响因素设计相应33正交实验：（1）改性硅藻土吸附Cr（Ⅵ）不同浓度PAM溶液进行改性；（2）改性硅藻土在不同pH下吸附；（3）水样的初始浓度。
通过实验可知，pH值对于改性硅藻土吸附Cr（Ⅵ）的影响因素较大，PAM溶液浓度和水样中Cr（Ⅵ）初始浓度对于Cr（Ⅵ）的吸附也有一定的影响。得到PAM改性硅藻土去除Cr（Ⅵ）的最佳方案是：当pH值为6，PAM改性浓度为 2g/L，水样中Cr（Ⅵ）初始浓度为250ppm，改性硅藻土对于Cr（Ⅵ）的去除效果较其他组合明显。
参考文献：
[1]高廷耀，顾国维.水污染控制工程（第三版）下册[M].北京：高等教育出版社，2007.
[2]罗道成，刘俊峰.改性硅藻土对废水中Pb2 、Cu2 、Zn2 吸附性能的研究[J].中国矿业，2005，14（7）：69-71.
作者简介：
王晗怡，江蘇省无锡市，江苏省惠山中等专业学校。
关键词：PAM；硅藻土；去除；Cr（Ⅵ）
一、 绪论
（一） 研究背景
近些年，我国水环境随着工业的发展持续恶化，屡屡出现因为污染引起的缺水和安全事故。由于吸附法对进水的预处理要求高，吸附剂的价格昂贵，因此在废水处理中，吸附法主要用来去除废水中的微量污染物，达到深度净化的目的。
（二） 硅藻土的性质及改性方法
硅藻土的晶体结构及其矿物学特性
天然硅藻土的主要成分是SiO2，它具有以下特性：多孔性、较低的浓度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性。
（三） PAM性质及其在水处理中的应用研究进展
1. PAM的结构性质
PAM的使用特性：（1）絮凝性；（2）粘合性；（3）降阻性；（4）增稠性。
2. PAM在水处理中的应用研究
阴离子型PAM能以任意比溶于水，有很好的水溶解性。在pH为4-14达到理想的使用效果。在pH为7～14的介质中，显示高聚合物电解质的特性。能够和高价的金属离子交联生成难溶的凝胶体。
二、 六价铬标准曲线的绘制及PDE合成制备
（一） 标准曲线绘制
二苯碳酰二肼分光光度法测定六价铬标准曲线的绘制照GB7467-87绘制标准曲线。
（二） 改性硅藻土制备
1. 制备PAM包覆硅藻土
取200mL浓度分别为1，2，5，10，20（g/L）PAM溶液放入500mL锥形瓶中，滴加一定量的1mol/L的NaOH溶液，分别加入50g硅藻土，控制温度匀速搅拌3h，使硅藻土与PAM混合均匀，形成PAM改性硅藻土（PDE），过滤，水洗并静止3h，除去上层浑浊液，得到的土样于90±2℃下烘干、破碎、研磨，过150目筛备用。
三、 实验分析方法
（一） 重金属吸附的表征与测定
在若干加入一定量浓度的Cr（Ⅵ）水溶液锥形瓶中，分别加入一定量改性硅藻土，控制反应条件，振荡吸附，测定天然硅藻土对Cr（Ⅵ）的吸附能力。根据Cr（Ⅵ）的标准吸收曲线计算出A与A0所对应Cr（Ⅵ）浓度C与C0。
吸附率用下列方程式进行计算：P（%）=（C0-C）/C0*100%
（二） 不同因素对PAM改性硅藻土吸附Cr（Ⅵ）的影响
试验在室温下进行，取含一定浓度Cr（Ⅵ）水样体积100mL，分别投入天然硅藻土5.0g，控制温度匀速反应1h。上述条件不变，改变PAM包覆硅藻土的质量、模拟废水中不同的pH值，水样起始浓度变化对吸附Cr（Ⅵ）影响。通过去除率、吸附容量来表达改性硅藻土的吸附效果。
1. 硅藻土中PAM含量对Cr（Ⅵ）的吸附影响
通过图1比较，采用5g/L的PAM改性硅藻土。与天然硅藻土相比，5g/L PAM改性硅藻土提高了0.46mg/gCr（Ⅵ）的吸附容量，提高了23%的相对去除率。由于PAM包覆在硅藻土表面上，填充了表面孔隙的同时也增大了其吸附的比表面积，利于吸附Cr（Ⅵ）。随着PAM浓度的增大，当PAM浓度提高到10g/L以后，由于PAM在硅藻土表面堆积，使得硅藻土孔隙变小，PAM厚度增大，对重金属 Cr（Ⅵ）吸附能力下降。
2. pH值的影响
试样采用水样的初始浓度是100ppm。如图2所示，改性硅藻土对pH变化对Cr（Ⅵ）相对自然土有了更大的适用范围，在一般情况下，在酸性条件下，H 会抑制硅藻土表面上H 的解离，使得硅藻土在酸性条件下吸附重金属离子能力下降。而硅藻土表面经过PAM改性后，由于PAM包覆在硅藻土表面和填充于硅藻土孔隙中，在改性硅藻土对水中的H 可以继续与PAM发生水解反应，从而能够形成阴离子型PAM，使得改性硅藻土对pH的适应范围增大。
3. 初始浓度的影响
从图3的变化趋势得出以下结论：自然土和经过PAM改性后的硅藻土，对于Cr（Ⅵ）的吸附量随着Cr（Ⅵ）的初始浓度的增加而增加。在相同初始浓度下，随着浓度的增加，经过PAM包覆硅藻土的吸附量较自然土的差距会变得更大。随着Cr（Ⅵ）含量的变大，增加了相互的接触几率，在一定程度上提升了吸附量。
4. 正交实验
根据上述实验，在选择上述影响因素设计相应33正交实验：（1）改性硅藻土吸附Cr（Ⅵ）不同浓度PAM溶液进行改性；（2）改性硅藻土在不同pH下吸附；（3）水样的初始浓度。
通过实验可知，pH值对于改性硅藻土吸附Cr（Ⅵ）的影响因素较大，PAM溶液浓度和水样中Cr（Ⅵ）初始浓度对于Cr（Ⅵ）的吸附也有一定的影响。得到PAM改性硅藻土去除Cr（Ⅵ）的最佳方案是：当pH值为6，PAM改性浓度为 2g/L，水样中Cr（Ⅵ）初始浓度为250ppm，改性硅藻土对于Cr（Ⅵ）的去除效果较其他组合明显。
参考文献：
[1]高廷耀，顾国维.水污染控制工程（第三版）下册[M].北京：高等教育出版社，2007.
[2]罗道成，刘俊峰.改性硅藻土对废水中Pb2 、Cu2 、Zn2 吸附性能的研究[J].中国矿业，2005，14（7）：69-71.
作者简介：
王晗怡，江蘇省无锡市，江苏省惠山中等专业学校。