硅藻土除磷概述

劉雁濱,韓學濱（.石家莊市橋東污水治理工程籌建處,石家莊05006;.河北昊源環(huán)境工程有限公司,石家莊050000）

硅藻土除磷概述

劉雁濱1,韓學濱2
（1.石家莊市橋東污水治理工程籌建處,石家莊050026;2.河北昊源環(huán)境工程有限公司,石家莊050000）

簡單介紹了磷污染的現(xiàn)狀，重點介紹了硅藻土及其除磷機理，并對改性硅藻土除磷研究進展進行了探討。

硅藻土；磷；磷污染

1　硅藻土的介紹

硅藻土是硅質(zhì)巖石的一種，主要分布在亞洲的中國，北美洲的美國以及歐洲的丹麥、法國、羅馬尼亞、等國。是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，它主要由古代硅藻的遺骸所組成。其中的SiO2含量在80-90%范圍內(nèi)變化。硅藻土是一種天然吸附劑，比表面積大，大量的硅羥基和氫鍵共同作用使硅藻土具有表面活性和吸附能力。

2　改性硅藻土除磷研究進展

投加一定量的陽離子混凝劑或某些復合型材料到硅藻精土中，制成改性硅藻土混凝劑，可極大的提高除磷效果。當負電荷膠體粒子被高聚合離子或攜帶正電荷的高分子物質(zhì)吸附之后，由于中和作用，降低了膠體ξ電位。靜電引力和來自極性基、共價鍵、氫鍵等各種吸附力共同作用，使膠體和聚合離子或高分子之間相互吸附，所以更多的聚合粒子可能被膠體粒子吸附，可能導致改變膠體顆粒的電荷符號，即正、負電荷膠體產(chǎn)生變化。這就實現(xiàn)了對正、負電荷膠體顆粒的脫穩(wěn)，從而大大提高了除磷的效果。

2.1金屬陽離子改性硅藻土

將適量金屬陽離子加入硅藻土中，在其表面金屬陽離子會發(fā)生水解，最終轉(zhuǎn)化為具有較高等電位的羥基氧化物。這類羥基氧化物負載后，將硅藻土的整體等電點提高，更好的將中性溶液中的磷吸附出來。同時，嵌在硅藻土的孔洞中的金屬羥基氧化物經(jīng)改性后為納米態(tài)，具有更大的比表面積，因此更進一步的提高了改性硅藻土的吸附能力。

改性后硅藻土去除湖水中磷的角度上分析。使用氫氧化鈉將硅藻土活化后與氯化亞鐵這類低價態(tài)金屬鹽改性，制成鐵礦—硅藻土。羥基氧化鐵顆粒附著在改性后的成品表面，使其比表面積得到增加。研究得出結論，改性環(huán)境溶液濃度的不同造成改性后的硅藻土上附著的羥基氧化物種類不同。FeCl2溶液濃度在0.5～1mol/L時，對應的改性成品上的附著物為水鐵礦；FeCl2溶液濃度為1.5mol/L時，對應的改性成品上的附著物為纖鐵礦；FeCl2溶液的濃度在2～2.5mol/L時，對應的改性產(chǎn)品上的附著物為赤鐵礦。其中水鐵礦－硅藻土的除磷效果最好，亞鐵氧化物的高等電點，提高了改性硅藻土整體的等電點，能夠更有效的將中性湖水（PH不可控）中的磷酸根（帶負電荷）吸附出來。

選擇適當?shù)慕饘傺趸锍练e在硅藻土上對除P的有效性至關重要。可選擇氧化鐵去填補硅藻土的孔，因為鐵對鋁是環(huán)境安全的并且鐵鹽已被證明能有效去除磷。氧化鐵在本質(zhì)上具有以下主要形式：水鐵礦，磁赤鐵礦，纖鐵礦和針鐵礦。理想地，水鐵礦將是改性硅藻土的最好形式，其有較高的比表面積、吸附磷的能力和單個顆粒粒徑。水鐵礦是最少結晶的三價鐵的氧化物。膠體大小的水鐵礦具有較高的比表面積，使得水鐵礦成為與表面積相關的反應的重要組成成分，例如吸附反應.。水鐵礦能沉積到大孔和較大的中孔（＞7nm）內(nèi)，然后部分堵塞這些硅藻土的孔。但它不能沉積到微孔并且完全堵塞微孔，因為單個水鐵礦顆粒的粒徑在2-5nm范圍內(nèi)。推測由于引進微孔水鐵礦導致的孔堵塞,并且額外的微孔增加了微孔的體積，因此導致改性硅藻土的表面積增大。但是，純凈的水鐵礦被認為是三價氧化鐵的一個短暫階段，并不能像自然的水鐵礦（可能含有硅，磷和砷）一樣穩(wěn)定。純凈的水鐵礦能夠通過聚合和再結晶轉(zhuǎn)變到結晶度更大的鐵的氧化物，例如纖鐵礦，赤鐵礦或針鐵礦。據(jù)報道,在水鐵礦的轉(zhuǎn)換過程中,水鐵礦吸附的P能夠隨著時間的推移重新釋放到水體。因此，需要穩(wěn)定的水鐵礦去改性硅藻土。穩(wěn)定的水鐵礦能夠在溶解的二氧化硅存在時由二價鐵氧化物形成，因為由于化學吸附的Si4+形成的更多的Fe3+空缺稀釋了晶格，并且Si4+抑制熟化和鐵氧化物顆粒的聚集。溶解的二氧化硅能通過用NaOH處理原始硅藻土形成，因為H4SiO4和硅藻細胞膜上的生物硅在高pH下不穩(wěn)定。

2.2硅藻土除磷劑（復合式）

由于納米分子篩的特性：比表面積大、吸附磷能力強，硅藻土可協(xié)助其沉降，根據(jù)此特性，可將兩者配制成吸附劑（復合式），其配制比例為m(納米分子篩)∶m(硅藻土)=1∶5。只需3g/L該復合吸附劑，便可將初始濃度為6mg/L的磷在3min以內(nèi)去除掉95%以上。由于硅藻土具有共沉淀、吸附、混凝、過濾等作用，能充分除去水中的PO34-，同時石灰和聚合氯化鋁可與PO發(fā)生反應，產(chǎn)生Ca5(PO4)3OH和AlPO4等沉淀物，是常用的除磷藥劑。只需要將改性后的硅藻土（濃度30mg/L）投加入進水，即可將其總磷濃度由3mg/L左右降至0.9mg/L以下。試驗結果表明，此種改性硅藻土在成本上比傳統(tǒng)硫酸鋁降低約10%。因此也可以采用石灰和聚合氯化鋁改性硅藻土。

用帶正電荷的離子（鋁、鐵等）降低硅藻土表面的電負性，制成改性陶粒，將生物酶固定其中，以以不同比例將不同粒度顆粒填充至填料濾塔中，濾池直徑32cm，細粒度填料層厚度32cm，中粒度填料層厚度12cm，粗粒度填料層厚度22cm。試驗結果表明，此種改性的硅藻土陶粒能有效將出水的總磷濃度由1.2-2.0mg/L降低到0.4mg/L以下，且最高流量可達42L/h。研究發(fā)現(xiàn)，此陶粒粒徑在2～3mm為最宜，過小則容易堵塞，而過大會影響其對污染物的吸附處理。

3　結語

目前，研究者做了大量有關硅藻土改性除磷的研究。本文以上探討了一些自己的觀點和看法。

[1]姚煌,彭進平,余倩,成曉玲,林探廳,李俊.硅藻土負載羥基氧化鐵的制備及除磷性能研究[J].無機鹽工業(yè),2011(05).

[2]吳蕾,陳云峰.改性硅藻土用于巢湖水脫磷研究[J].環(huán)境工程學報,2011(04).

劉雁濱（1982—），男，河北石家莊人，本科，工程師，主要從事：污水處理方面的研究。