硅藻土的應(yīng)用及研究進(jìn)展

1、廣西輕工業(yè)GUANGXI JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY 化工與材料2011年5月第5期(總第150期1前言硅藻土是由海河中的單細(xì)胞低等水生植物硅藻的遺骸經(jīng)過幾百萬年的沉積礦化作用而形成的生物礦物材料。由于其生物成因,具有獨(dú)特的有序排列的微孔結(jié)構(gòu)、孔隙率高、孔體積大、質(zhì)量輕、堆積密度小、比表面積大、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸附性強(qiáng)、活性好等優(yōu)點(diǎn),并且其分布廣泛,價(jià)格低廉,特別是硅藻土顆粒壁殼上的天然的多級(jí)有序的微孔結(jié)構(gòu)使其在作為聚合物材料、涂料的填料和增強(qiáng)劑、化工的助濾劑、吸附劑、催化劑載體、表面活性劑以及色譜固定相或載體等方面有很高的應(yīng)用價(jià)值,近年來在聲學(xué)材料、建筑材料、涂料、保溫隔

2、熱材料等行業(yè)的應(yīng)用日趨廣泛。本文主要對(duì)硅藻土在國內(nèi)外的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀及進(jìn)展進(jìn)行綜述。2國內(nèi)外硅藻土產(chǎn)品綜合利用現(xiàn)狀2.1助濾劑硅藻土產(chǎn)品種類繁多,主要用途之一是生產(chǎn)助濾劑,且品種最多,用量也最大。用硅藻土粉制品可以濾除液體中的固體顆粒、懸浮物質(zhì)、膠體粒子及細(xì)菌,起到濾清和凈化液體的作用。助濾劑主要應(yīng)用領(lǐng)域有啤酒、醫(yī)藥(用于抗生素、血漿、維生素、合成醫(yī)藥、注射液等的過濾、凈水過濾、油脂工業(yè)、有機(jī)溶液、涂料和染料、肥料、酸類、堿類、調(diào)味料、糖類、酒類等。2.2填料和涂料硅藻土廣泛用作塑料、橡膠等高聚物基復(fù)合材料的填料。其化學(xué)組成、晶體結(jié)構(gòu)、粒度、顆粒形狀、表面性質(zhì)等決定其填充性能。現(xiàn)代新型高聚物基

3、復(fù)合材料不僅要求非金屬礦物填料具有增量和降低材料成本的功效,更重要的是能夠改善填充材料的性能或具有補(bǔ)強(qiáng)或增強(qiáng)等功能。2.3建材和保溫絕熱材料國外的硅藻土建材和保溫材料生產(chǎn)國有丹麥、羅馬尼亞、俄羅斯、日本、英國等。其制品主要有隔熱磚、硅酸鈣制品、粉料、硅鈣板、水泥添加劑以及泡沫玻璃、輕質(zhì)骨料、瀝青路面混合料添加劑等。3硅藻土的研究進(jìn)展近年來在硅藻土改性上已經(jīng)做了大量的研究,針對(duì)不同的廢水有著不同的改性方法。近年來的研究主要有以下幾個(gè)方向,現(xiàn)將其綜述如下。3.1硅藻土對(duì)聚合物的填充改性這種改性方法主要利用的是聚合物的一些特性,并且用于硅藻土改性的這些聚合物在硅藻土表面吸附得很快。由于聚合物的這些特

4、性,把它接到硅藻土表面來改性硅藻土。Xingwei Li等1用硅藻土來對(duì)聚苯胺進(jìn)行改性,得到含有8%聚苯胺的亮黃色粉末。改性后的硅藻土具有一定的傳導(dǎo)率,使其具有導(dǎo)電能力,從而增大對(duì)污水中雜質(zhì)的去除率。Baojing gao等2用聚乙烯亞胺對(duì)硅藻土進(jìn)行改性,并通過實(shí)驗(yàn)得出硅藻土上吸附的最佳聚乙烯亞胺濃度及最佳反應(yīng)條件。研究表明,硅藻土與聚乙烯亞胺之間有很強(qiáng)的靜電力,兩者很容易結(jié)合。改性后的硅藻土在很大pH范圍內(nèi)帶正電。并且在研究中可知,用聚乙烯亞胺改性的硅藻土對(duì)苯酚有很好的去除能力。劉小龍等3將硅藻土和聚乙二醇(PEG以1:2的質(zhì)量比制成復(fù)合加工助劑(BPA,使硅藻土易于均勻分散在熔體內(nèi)部。這種

5、復(fù)合加工助劑可使溶體在擠出成型時(shí),既產(chǎn)生一定的壁面滑移,又誘發(fā)出了較強(qiáng)的內(nèi)部滑移,從而很好地改善了熔體的流動(dòng)性能,同時(shí)對(duì)鯊魚皮型熔體破裂也具有一定的改善效果,并且還能明顯降低茂金屬的熔體粘度,改善其加工性能。徐衛(wèi)兵等人4用DSC法研究了硅藻土成核改性聚甲醛的等溫結(jié)晶行為。結(jié)果表明,成核劑硅藻土的加入,降低了POM 的半結(jié)晶時(shí)間和POM球晶徑向生長(zhǎng)的單位面積的界面活化能,使POM的結(jié)晶速率大大加快,從而使球晶明顯細(xì)化,有利于POM的精密成型。超高分子量聚乙烯UHMWPE是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料,具有極高的耐磨性、耐沖擊性,很低的摩擦因數(shù)和優(yōu)異的自潤(rùn)滑性,但其存在表面硬度和熱變形溫度低,抗彎

6、強(qiáng)度及蠕變性能較差等缺點(diǎn)。利用聚合填充工藝對(duì)填料進(jìn)行處理,使其粒子表面形成活性中心,讓乙烯、丙烯等烯烴類單體在填料粒子表面聚合,形成緊密包裹粒子的樹脂,最后就可得到具硅藻土的應(yīng)用及研究進(jìn)展徐建軍1,張傳順1,管繼南2(1.江蘇尼高科技有限公司,江蘇常州213015;2.常州市建筑科學(xué)研究院有限公司,江蘇常州213015【摘要】簡(jiǎn)單介紹了硅藻土在國內(nèi)外的應(yīng)用情況,綜述了近年來國內(nèi)外用硅藻土對(duì)聚合物填充改性的方法以及硅藻土作為吸附材料對(duì)工業(yè)廢水中的染料、重金屬離子以及非極性芳香烴吸附的研究進(jìn)展,展望了它在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保、食品、室內(nèi)裝修等領(lǐng)域的應(yīng)用前景?！娟P(guān)鍵詞】硅藻土;應(yīng)用;改性;吸附【中圖分類

7、號(hào)】TB321【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1003-2673(201105-23-02【作者簡(jiǎn)介】徐建軍(1987-,男,湖北黃岡人,從事環(huán)保建材方面的研究工作。有獨(dú)特性能的復(fù)合材料5,6。硅藻土改性的瀝清所鋪建的公路不僅耐磨擦而且抗沖擊力強(qiáng),而且有高的抗溫差性能,大大提高了公路的使用壽命。劉大梁等對(duì)硅藻土改性的瀝青混合料進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明改性后的瀝青的高溫性能得到一定改善,并應(yīng)用于路面大修工程,取得了一定成果。3.2藻土吸附性能的研究紡織印染行業(yè)每年產(chǎn)生大量的染料廢水,這些廢水降低了光的透射性、大大抑制了植物的光合作用。染料廢水的去除近年來已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。由于硅藻土良好的吸附性

8、能,近年來已經(jīng)開始用硅藻土來研究染料廢水的處理。楊宇翔等7研究了亞甲基藍(lán)在浙江和吉林硅藻土表面的吸附等溫線及影響吸附的條件。研究表明,硅藻土的吸附性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)、孔分布、表面F電位、IEP值及pH有關(guān),在pH為13時(shí),吸附量均達(dá)最大,吸附等溫線均符Freundlich吸附等溫式。彭書傳8研究了活化后的硅藻土配制成的復(fù)合凈水劑,處理印染廢水,此法具有脫色效果好、COD去除率高等特點(diǎn)、且費(fèi)用低廉、不產(chǎn)生二次污染。經(jīng)活化的硅藻土處理的印染廢水可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn),處理效果優(yōu)于其他常用的絮凝劑。由于硅藻土良好的吸附特性,近年來硅藻土及改性硅藻土也被廣泛用在重金屬污染物處理的試驗(yàn)性研究上。早在1993年,李

9、貞等9就已經(jīng)研究了硅藻土對(duì)含鎘廢水的吸附性能。研究發(fā)現(xiàn)用硅藻土做吸附劑可使廢水中鎘的含量低于國家排放標(biāo)準(zhǔn),硅藻土對(duì)Cd2+的吸附符合Freundlich吸附等溫式。處理廢水后的硅藻土可以再生。宋秀環(huán)等10研究了硅藻土對(duì)廢水中汞的吸附能力和影響吸附的條件。研究表明硅藻土對(duì)廢水中的汞反應(yīng)6小時(shí)后即可達(dá)平衡,去除效率達(dá)90%,并且隨著溫度的升高,吸附率呈下降趨勢(shì)。處理廢水后的硅藻土可以再生。工業(yè)污水中非極性芳香烴是一類極具污染性的污染物,此類污染物的去除也引起了人們的廣泛重視。近年來人們已經(jīng)開始研究用硅藻土及改性的硅藻土來去除此類污染物。Petra Huttenloch等11研究了不同鏈長(zhǎng)度、不同官

10、能團(tuán)的氯代硅烷來改性的硅藻土的特性,并研究了其對(duì)非極性芳香烴的吸附特性。文中所選的氯代硅烷為三甲基氯硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷、二甲基十八烷基氯硅烷、聯(lián)苯二氯硅烷。研究表明對(duì)非極性芳香烴的吸附量不僅與TOC有關(guān),還與氯硅烷上接的有機(jī)官能團(tuán)有關(guān)。用聯(lián)苯二氯硅烷去除污水中的甲苯、鄰二甲苯、萘的效果最好,去除率分別為71%、60%、30%。改性硅藻土對(duì)非極性芳香烴的吸附符合Freund lich吸附等溫式。4展望我國硅藻土從品種和產(chǎn)品質(zhì)量上均不能滿足市場(chǎng)要求,在許多領(lǐng)域沒有得到充分應(yīng)用。因此,根據(jù)我國硅藻土的特點(diǎn),借鑒國外的先進(jìn)技術(shù),提高硅藻土品質(zhì),開發(fā)硅藻土的新用途將給硅藻土行業(yè)帶來新的機(jī)遇。在環(huán)保

11、建材方面,利用硅藻土生產(chǎn)的新型瓷磚、陶瓷、涂料、吸附材料及輕型建材日新月異,而我國還處于起步階段,其潛在市場(chǎng)是十分巨大的。在環(huán)境污染治理方面,硅藻土成膜應(yīng)用技術(shù)近年來也受到了廣泛關(guān)注,多種硅藻土分離膜相繼開發(fā),硅藻土凈化處理技術(shù)也日趨完善,現(xiàn)在重要的是將其積極應(yīng)用在環(huán)保中。在農(nóng)業(yè)方面,我國在國家“十五”糧食行業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃中,明確提出了利用硅藻土防治儲(chǔ)糧蟲害技術(shù)應(yīng)用的開發(fā)。如果在農(nóng)業(yè)上普遍推廣,不僅節(jié)約大量糧食,也為我國水土保持、生態(tài)恢復(fù)和改良起到不可小視的作用。相信在不久的將來,我國的硅藻土應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃郊訉拸V,發(fā)展前景必將更加廣闊。參考文獻(xiàn)1X i ngw eiLiX i aoxuan Li

12、G engchao W ang.Su rf ace m odi f i cat i on of di at om i t e us i ng pol yani l i neJ.M at eri al s C hem i s t ry and P hys i cs, 2007,102:140-143.2B aoj i ao G ao,Fuqi angA n,Shuyi ngZ hao,et a.lSt ud i es on t he s ur-f ace m od i f i cat i on of di at om i t e w i t h P ol yet hyl ene i m i ne

13、 and t rap-pi ng ef f ect of t hem odi f i ed di at om i t e f or phenolJ.A ppl i ed Surf ace Sci ence,2005,250:273-279.3劉小龍,惠林.復(fù)合加工助劑對(duì)茂金屬聚乙烯流變性能的影響J.高分子材料科學(xué)與工程,2004,20(3:155-158.4徐衛(wèi)兵,何平笙.硅藻土成核改性聚甲醛的等溫結(jié)晶動(dòng)力學(xué)研究J.高分子材料科學(xué)與工程,2001,17(6:94-97.5魏文杰,任照玉,周淑萍,等.聚合填充型超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能J.中國塑料,1998,12(5:20-25.6張道權(quán),林薇薇,陳浮,等.超高分子量聚乙烯填料改性研究J.材料科學(xué)與工程,1997,15(4:61-63.7楊宇