硅藻土的改性方法介紹

硅藻土是一種硅質(zhì)礦物。主要化學(xué)成分為非晶體sio2，sio2含量一般在80%以上。含有少量雜質(zhì)，主要包括al2o3、fe2o3、cao、mgo、k2o、na2o、p2o5和**質(zhì)。硅藻土的外觀呈白色、灰白色、淺灰色、淺黃色和深灰色。硅藻土是由單細胞水生植物硅藻的遺骸沉積而形成，硅藻的*特性能在于能吸收水中的游離硅形成骨骼，硅藻死亡后沉積，在一定的地質(zhì)條件下形成硅藻土礦床。硅藻土具有一些*特的性能，例如：多孔性、較低的密度、較大的比表面積、相對的不可壓縮性及化學(xué)穩(wěn)定性。
圖1 不同品質(zhì)的硅藻土
硅藻土主要分布在中國、美國、丹麥、法國、羅馬尼亞等國。我國硅藻土儲量3.2億噸，遠景儲量20多億噸，主要集中在華東及東北地區(qū)。我國硅藻土的孔體積一般為0.45~0.98cm3/g。由于硅藻土具有大量的、有序排列的微孔，從而使硅藻土具有很大的比表面積，我國硅藻原土的比表面積為19~65m3/g。硅藻土的這種特殊的空隙結(jié)構(gòu)使得其具有很強的吸附性，而且化學(xué)穩(wěn)定性高，除溶于氫氟酸外，不溶于任何強酸，易溶于堿。硅藻土還具有容重小、熔點高、隔熱、吸聲等特點。
硅藻土的表面特性1.硅藻土的表面基團與吸附性能
硅藻土表面含有大量不同種類的羥基，羥基越多，則硅藻土的吸附性能越好。而硅藻土經(jīng)過一些處理之后羥基會發(fā)生轉(zhuǎn)化，從而改變硅藻土的吸附性能。這些羥基具有一定的活性，所以也可以通過與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)或成鍵來改變硅藻土的吸附性能。
2.硅藻土的表面電荷
硅藻土顆粒表現(xiàn)出一定的負電性，在大多數(shù)ph值范圍內(nèi)硅藻土表面都帶負電，但在酸性條件下，硅藻土表面的羥基被質(zhì)子化，所以帶正電。在硅藻土表面接枝官能團可以使硅藻土的等電位點發(fā)生移動。
3.硅藻土的表面結(jié)構(gòu)與吸附特性
國產(chǎn)硅藻土的比表面積為19~65m3/g，孔半徑為50nm~800nm，孔體積為0.45~0.98cm3/g，酸洗或焙燒等預(yù)處理，可提高其比表面積，增大孔體積。硅藻土的吸附特性與它的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，通常比表面積越大吸附量越大；孔徑越大，吸附質(zhì)在孔徑的擴散速率越大，則越有利于達到吸附平衡。但在一定的孔體積下，孔徑一定時，孔容越大，吸附量就越大。
硅藻土的改性方法硅藻土原礦一般含有較多的雜質(zhì)，而且還存在較為明顯的理化構(gòu)造缺陷，這些都較大地限制了硅藻土的吸附能力。因此，需要對硅藻土進行改性以提高其吸附能力。下面介紹一些目前國內(nèi)外研究人員常用的改性方法。
1.常規(guī)改性
（1）擦洗法
擦洗法是在不破壞硅藻殼的前提下對硅藻土進行研磨，將原料顆粒打細，從而剝離硅藻殼上的黏土等礦物質(zhì)，提高sio2的含量，改善硅藻土顆粒表面性質(zhì)，進而提高其吸附能力。
（2）焙燒法
高溫煅燒可以有效提高硅藻土中sio2的含量，增大孔徑，增加表面酸強度。研究表明，在焙燒溫度**450℃時，提高焙燒溫度，有利于增加硅藻土的比表面積，450℃時比表面積達到較大值，之后再升高焙燒溫度，比表面積開始不斷下降。當(dāng)溫度**過900℃時，焙燒會破壞硅藻骨架結(jié)構(gòu)。
（3）微波法
將硅藻土進行適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚恚梢杂行コ柙逋林胁糠蛛s質(zhì)和水分，增加硅藻土的孔隙，從而增大其表面積，提高吸附效果。研究表明，隨著微波照射時間的延長，硅藻土的吸附量增加，但照射時間達到15min后，其吸附量隨著時間的延長不斷下降。
（4）酸改性
酸改性主要是通過強酸的蝕刻作用去除硅藻土顆粒表面的雜質(zhì)，提高其純度，增大其孔容與比表面積，明顯改善了硅藻土的孔隙結(jié)構(gòu)，提高了其表面吸附性能。
2.無機改性
硅藻土的無機改性主要是通過加入無機大分子改性劑，使其均勻分散于硅藻土孔道間，形成柱層狀合締結(jié)構(gòu)，疏通或拓展硅藻土孔道，并在締合顆粒之間形成較大的空間，以容納更多的吸附質(zhì)，較終達到提高硅藻土吸附能力的目的。
3.**改性
硅藻土**改性主要是指在硅藻土表面接枝**功能性大分子，對其表面實施改性處理，以達到提高硅藻土吸附能力的目的。常用的改性劑有化十六烷基**銨、聚乙烯。
在實際應(yīng)用中為了讓硅藻土達到較佳使用狀態(tài)，往往使用不止一種改性方法，應(yīng)將各類改性方法**結(jié)合起來，形成改性工藝，能較有效地提高硅藻土的一些性能，充分利用硅藻土資源。
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