工業(yè)污水處理中硅藻土的應(yīng)用

張曉云

（大連理工大學(xué)環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧大連 116024）

高孔隙度、硅藻殼體結(jié)構(gòu)、大比表面積使得硅藻土具有較強(qiáng)的吸附性，能有效吸附污水中的染料、重金屬、有機(jī)物，在工業(yè)污水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文從硅藻土對有色污水中染料的吸附、對重金屬離子的吸附、對有機(jī)化合物的吸附這三個(gè)方面來論述硅藻土在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用。

1 對有色污水中染料的吸附

有色污水主要來源于造紙、皮革生產(chǎn)、紡織印染、冶金等工業(yè)領(lǐng)域，其中紡織印染廢水、造紙廢水最為常見，對河流、湖泊具有較大的污染性。對有色污水的處理，物化法、生化法較為成熟，但這兩種方法存在以下問題：部分染料很難降解；染料被物化或生化后可能會(huì)產(chǎn)生更大的污染。所以說，對于有色污水的處理，采用吸附法是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。對染料的吸附，活性炭非常高效，但存在價(jià)格高的問題，很難得到大規(guī)模的應(yīng)用。隨著人們對木屑、礦物黏土、粉煤灰、爐渣等廉價(jià)吸附材料的研究，硅藻土對染料的吸附性得到認(rèn)可。硅藻土對燃料有較強(qiáng)的吸附能力，與常用的活性炭相比，硅藻土較為廉價(jià)，具有廣闊的應(yīng)用前景。為了了解硅藻土對污水燃料的吸附性能以及吸附機(jī)制，相關(guān)學(xué)者開展了大量的研究。國內(nèi)的楊宇翔等[1]設(shè)計(jì)了以吉林和浙江產(chǎn)硅藻土為例采用染料吸附法的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：pH=13時(shí)，硅藻土的吸附量最大；孔分布、IEP值、結(jié)構(gòu)、pH值、表面ζ電位均能影響吸附形式；符合Freundlich方程。在實(shí)際應(yīng)用中，對硅藻土進(jìn)行活化，利用其制成的復(fù)合凈水劑能有效吸附污水染料，具有脫色效果好，COD去除率高、價(jià)格低廉等優(yōu)勢[2]。

2 對重金屬離子的吸附

重金屬廢水主要來源于冶金、玻璃生產(chǎn)、制陶、采礦、電鍍、電池制造等工業(yè)領(lǐng)域，這些重金屬廢水如果直接排放，不僅會(huì)導(dǎo)致植被的大量死亡，還能使人致畸致癌。電解法、滲透法、化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法是重金屬廢水處理的主要方式，其中吸附法應(yīng)用最為廣泛。重金屬以正電荷離子的形式存在污水中，而硅藻土不僅具有較大的比表面積，表面還帶有很強(qiáng)的負(fù)電荷，正負(fù)電荷相互吸引，實(shí)現(xiàn)對重金屬離子的吸附。

李門樓[3]使用溴化十六烷基三甲銨對普通硅藻土進(jìn)行改性，然后利用改性硅藻土來處理電鍍含鋅廢水，探討除鋅效果與鋅質(zhì)量濃度、廢水pH、改性硅藻土用量的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鋅質(zhì)量濃度不超過100mg/L，廢水pH=4.0~7.0時(shí)，除鋅效果最好，鋅去除率可達(dá)到98%以上。劉頻等[4]為了對比分析改性硅藻土和原土對Pb2+吸附性，利用硫酸對原土進(jìn)行改性，并對改性硅藻土、原土對Pb2+吸附性進(jìn)行系統(tǒng)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改性硅藻土對Pb2+的吸附效果更好；符合Freundlich方程。沈巖柏等[5]為了探討硅藻土對水相中Zn2+的吸附效果進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：對Zn2+的吸附，硅藻土在中性條件下的效果優(yōu)于酸性；吸附迅速，10min就能達(dá)到吸附平衡。

3 對有機(jī)化合物的吸附

在煉油、焦化、合成纖維等領(lǐng)域會(huì)產(chǎn)生富含有機(jī)化合物的工業(yè)廢水，這些化合物的主要成分是芳香族化合物，會(huì)對肝臟、腎臟、神經(jīng)系統(tǒng)以及細(xì)胞蛋白質(zhì)產(chǎn)生較大的傷害。硅藻土對有機(jī)化合物同樣具有較強(qiáng)的吸附性，尤其是改性后的硅藻土。朱利中等[6]為了對比分析改性硅藻土對苯酚的吸附性能，用氯化十六烷基吡啶改性沸石，用溴化十六烷基三甲銨改性膨潤土，用氯化十四烷基吡啶改性硅藻土，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：聯(lián)合改性硅藻土對苯酚的吸附效果優(yōu)于優(yōu)于單一改性硅藻土；改性硅藻土對苯酚的吸附效果優(yōu)于原土；張紅[7]為了探討硅藻土對苯酚的作用機(jī)理進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：化學(xué)吸附、物理吸附是硅藻土對苯酚最主要的吸附方式，物理吸附占主導(dǎo)地位，涉及分子的深度效應(yīng)、誘導(dǎo)力、絮凝作用、色散力等物理特性。此外，對于三氯乙烯、三氯甲烷等鹵代烴，硅藻土同樣具有較好吸附力，以物理吸附為主，吸附力主要是范德華力，且鹵代烴在水中的溶解度也會(huì)對硅藻土的吸附容量造成一定的影響。

4 結(jié)語

我國硅藻土資源豐富，是大規(guī)模利用硅藻土處理污水的前提。然而，硅藻土在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用并不廣泛，但多數(shù)情況下只是水處理工業(yè)中的輔助性過濾材料。但相信隨著研究的深入以及改性技術(shù)的成熟，工業(yè)污水處理對硅藻土的應(yīng)用將更為廣泛。為了更好地利用硅藻土，筆者認(rèn)為應(yīng)加強(qiáng)以下研究：

加強(qiáng)各污染物吸附機(jī)制的研究，加強(qiáng)硅藻土以及改性硅藻土與各污染物結(jié)合機(jī)理的研究，弄清它們之間的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，為硅藻土的利用應(yīng)用尋找理論基礎(chǔ)。

常見的改性方法有焙燒、酸洗等，為了充分發(fā)揮硅藻土的吸附性能，應(yīng)加強(qiáng)改性方法的研究，除了一些物理的改性方法，還可以引入一些化學(xué)方法。同時(shí)，注重高分子聚合技術(shù)、內(nèi)徑控制技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)硅藻土吸附性能的提升。

[1]楊宇翔,張亞匡,吳介達(dá),等.硅藻土脫色機(jī)理及其在印染廢水中應(yīng)用的研究[J].工業(yè)水處理,1999,19(1):15-17.

[2]彭書傳.硅藻土復(fù)合凈水劑處理印染廢水[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),1998(1):24-25.

[3]李門樓.改性硅藻土處理含鋅電鍍廢水的研究[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào),2004,19(3):81-84.