硅砂的比較分析與包覆改性研究.pdf

1、硅砂是制備硅酸鹽玻璃最主要的原料。此外，硅砂還作為濾料用于水處理。若直接用硅砂去處理廢水中的金屬離子，它的效率較低。通過(guò)在硅砂表面構(gòu)建多孔二氧化硅包覆層可大幅提高硅砂的表面積，提高其吸附廢水中金屬離子的能力，同時(shí)，這些二氧化硅包覆層從成分上不會(huì)影響硅砂在玻璃中的再利用。
　　基于以上考慮，論文首先對(duì)四種不同的硅砂進(jìn)行了燒失、鹽酸可溶率測(cè)量、水熱條件下堿溶解、玻璃熔化等實(shí)驗(yàn)，全面分析比較了四種硅砂。結(jié)果表明，A硅砂純度較高，燒失量（

2、0.07％）及鹽酸可溶率（0.24%）最低，易熔化，在最佳pH值條件下，以此硅砂本身溶出物為硅源合成的多孔材料比表面積（1293m2/g）最大，因此選擇A硅砂用于后續(xù)包覆實(shí)驗(yàn)。
　　采用硅砂本身在強(qiáng)堿溶液中加熱部分溶出物作為硅源，以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑，在未溶硅砂表面原位形成SiO2-表面活性劑復(fù)合包覆層，經(jīng)干燥煅燒后獲得多孔二氧化硅包覆的硅砂。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中改變了pH值、CTAB量、反應(yīng)時(shí)間和溫度、加水量、硅

3、砂量，得到的最佳包覆條件為：pH值11.5、1.5gCTAB、100mlH2O、反應(yīng)溫度25℃、反應(yīng)時(shí)間1h、硅砂用量9g，包覆硅砂的比表面積值（61.67m2/g）是原硅砂比表面積(0.08m2/g)的743倍。為了提高包覆硅砂對(duì)六價(jià)鉻離子的吸附效率，實(shí)驗(yàn)還用3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）對(duì)包覆硅砂進(jìn)行了修飾改性，改性后硅砂表面積減小至10.75 m2/g。
　　實(shí)驗(yàn)研究了包覆硅砂與改性硅砂對(duì)水溶液及電鍍廢水中六價(jià)鉻離子的

4、吸附。得出包覆硅砂吸附溶液中六價(jià)鉻離子的最佳條件為：pH=2，六價(jià)鉻離子濃度為100mg/L，反應(yīng)時(shí)間90min，反應(yīng)溫度25℃，吸附劑量1g，吸附率為5.77%，吸附量為0.288mg/g；改性硅砂吸附溶液中六價(jià)鉻離子的最佳條件為：pH=3，六價(jià)鉻離子濃度為100mg/L，反應(yīng)時(shí)間90min，反應(yīng)溫度25℃，吸附劑量1g，吸附率為24.84%，吸附量為1.242mg/g；改性硅砂對(duì)于廢水中六價(jià)鉻離子的吸附條件：pH=3，廢水中六價(jià)鉻離

5、子濃度為174.162mg/L，反應(yīng)時(shí)間90min，反應(yīng)溫度25℃，經(jīng)8次吸附后廢水中六價(jià)鉻離子濃度為0.444mg/L，滿足含鉻廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。包覆硅砂與改性硅砂對(duì)于六價(jià)鉻離子的吸附都屬于二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附，包覆硅砂吸附六價(jià)鉻離子的過(guò)程符合 Langmuir等溫吸附模型，而改性硅砂吸附過(guò)程符合Freundlich等溫吸附模型。
　　采用吸附有六價(jià)鉻離子的包覆硅砂及改性硅砂成功制得了顏色玻璃。吸附有六價(jià)鉻離子的包覆硅砂比改性硅砂制