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，這些二氧化硅包覆層從成分上不會影響硅砂在玻璃中的再利用。
　　基于以上考慮，論文首先對四種不同的硅砂進行了燒失、鹽酸可溶率測量、水熱條件下堿溶解、玻璃熔化等實驗，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)包覆實驗。
　　采用硅砂本身在強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。實驗過程中改變了pH值、CTAB量、反應(yīng)時間和溫度、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六價鉻離子的吸附效率，實驗還用3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）對包覆硅砂進行了修飾改性，改性后硅砂表面積減小至10.75 m2/g。
　　實驗研究了包覆硅砂與改性硅砂對水溶液及電鍍廢水中六價鉻離子的

4、吸附。得出包覆硅砂吸附溶液中六價鉻離子的最佳條件為：pH=2，六價鉻離子濃度為100mg/L，反應(yīng)時間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鉻離子的最佳條件為：pH=3，六價鉻離子濃度為100mg/L，反應(yīng)時間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；改性硅砂對于廢水中六價鉻離子的吸附條件：pH=3，廢水中六價鉻離

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