硅藻土及改性硅藻土在污水處理中的研究

楊斐++趙萌++張剛

摘要： 隨著城市污水水量增加，水質成分日益復雜，硅藻土作為一種新型的污水處理材料，具有較好的吸附效果。本文描述了硅藻土和改性硅藻土在污水處理中的研究進展，及其改性前后對污染物的去除效果比較，并通過此對比總結了硅藻土及改性硅藻土在水處理中的優(yōu)缺點，以及其作為一種新型吸附材料為污水處理的研究提供了理論基礎。

Abstract： With the increase of the amount of municipal wastewater， the composition of water quality becomes more and more complex. As a new type of sewage treatment material， diatomaceous earth has better adsorption effect. This paper describes the research progress of diatomaceous earth and modified diatomaceous earth in wastewater treatment， and the comparison of the removal efficiency of pollutants before and after modification. Through the comparison， the advantages and disadvantages of diatomaceous earth and modified diatomaceous earth in water treatment are summarized. As a new kind of adsorption material， it provides theoretical basis of the research on wastewater treatment.

關鍵詞： 污水處理；硅藻土；改性硅藻土

Key words： sewage disposal；diatomaceous earth；modified diatomaceous earth

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）30-0145-02

0 引言

隨著社會經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，城鎮(zhèn)污水排放量在增大、水中的污染物組分也越來越復雜，對現(xiàn)狀污水廠中水處理的要求也越來越高。污水處理的方法有很多，有物理法、化學法、生物法和組合使用技術，而物理法中的吸附技術以其操作簡單、吸附劑易得、廉價、去除效果優(yōu)、投資少等優(yōu)點被廣泛應用于工業(yè)生產等廢水的處理中，其中應用廣泛的吸附材料有活性炭、氧化鋁、沸石、硅膠等，而硅藻土作為一種新型的吸附性較好的含量豐富的礦藏資源，利用硅藻土處理工業(yè)廢水或生產飲用水的技術已有將近20年的研究歷史[1]，對目前成分更為復雜的城市綜合廢水的處理以其獨特的處理技術和效果而受到學者的進一步深入研究。

1 硅藻土的組成及吸附機理

硅藻土是由硅藻的單細胞藻類死亡后堆積，經過成巖作用而形成的一種具有多孔結構生物硅質巖。主要成分是SiO2，我國儲量較為豐富。硅藻土具有吸附性強，孔容大，比表面積大，性能穩(wěn)定，以及耐酸等優(yōu)良性能。

硅藻土由于其有比表面積大、孔容大等物理特性，使其本身就具有良好的物理吸附性。通過對其浸漬或灼燒等活化處理后，能增大比表面積和孔容比，提高吸附量。硅藻土表面具有羥基官能團，其在吸附過程中起到主要吸附作用。硅藻土經改性后就是增加了其表面官能團的數(shù)量或者改變其化學鍵從而大大增加其吸附能力。

2 硅藻土在污水處理中的研究

宋來洲等[2]采用硅藻土對污水混凝和膜技術兩種工藝結合除污，得出其結合工藝能有效去除污水中污染物，且出水分別滿足二級排放標準和生活雜用水質要求。王煒亮等[3]以提純后的硅藻土吸附城鎮(zhèn)污水中的污染物，得出對磷的去除率較高，基本達到廢水的脫氮除磷。沈巖柏[4]對再生水中污染物采用硅藻土吸附去除，得出其對水相中的Cu2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+等有較好的去除效果。并通過對吸附時間、硅藻土用量、溶液初始pH值等不同影響因素對該離子的去除效果研究，最終得到最佳吸附效果的工藝參數(shù)，其中Cu2+的去除率可達93.5%，Ni2+也可達到60%以上，Pb2+、Zn2+則接近完全去除。

硅藻土在污水處理中對去染污有了一定的去除效果，且和污水處理工藝的結合使其出水達到排放標準。其中在除磷和污水中部分金屬離子的去除較好，但也存在著對氮的脫除作用不高，且對硅藻土的再生利用缺乏成果。雖然硅藻土在污水處理中具有穩(wěn)定性好、易操作和成本低等優(yōu)點，是污水處理中一項較新的技術，但仍需加強其在水處理中的研究與探索。

3 改性硅藻土在污水處理中的研究

硅藻土去除污染物有一定的效果，但其吸附能力相較于其他吸附劑基本相同，甚至對某些污染物的去除效果較差，但改性吸附劑可以增強其官能團從而增加其吸附能力，提高吸附量。吸附劑的改性方法有：①有機改性；②無機改性；③酸堿改性；④表面碳化改性。

3.1 有機改性

Xingwei Li等[5]在使用聚苯胺對硅藻土改性來處理污水的研究中，得出：改性后的硅藻土對污水雜質的去除率有一定的提高。李增新等[6]采用殼聚糖對硅藻土改性去除實驗污水，得出其對實驗污水中CODCr的去除率最高，且實驗污水中CODCr濃度較小時，經改性硅藻土吸附后可達標排放。有機改性硅藻土，增強了某些官能團的作用，如導電性或活性基團的吸附力從而提高了其對污染物的去除。

3.2 無機改性

陳志強等[7]進行了無機鹽改性硅藻土處理生活污水，得出對其采取PAC改性去除污染較好。崔玉波等[8]將氯化鐵、硫酸鋁和聚合氯化鋁按一定質量混合，配制濕劑，對硅藻土改性，且對上清液中污染物吸附明顯。夏士朋等[9]在改性硅藻土處理廢水中金屬離子得出含碳酸鈣硅藻土是凈化廢水中Cr3+、Zn2+、Cu2+和Pb2+等重金屬離子的有效吸附劑，實驗證明：靜態(tài)吸附量達3.5～4mmol/g。對Cr3+、Zn2+、Cu2+和Pb2+的去除在pH值為堿性條件較好。無機改性使硅藻土有大量的硅羥基，并具備電性特征，除污染明顯。

3.3 酸堿改性

郭曉芳等[10]用NaOH對硅藻土堿改性，使用改性硅藻土對電鍍廢水中的Pb2+、Zn2+的吸附研究。結果表明：電鍍廢水經改性硅藻土處理后，廢水中Pb2+和Zn2+的濃度均達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）一級標準。且可用CaCl2溶液再生。郭效君等[11]以硅藻土浸入氫氧化鎂溶液，然后對染料廢水溶液脫色，測試了酸堿度、投加量、離子濃度等影響因素，得出當改性硅藻土投加量為6g/L，溶液pH=6，NaCl濃度為4mol/L時溶液脫色率較高。經酸、堿改性的硅藻土，增大了硅藻土的比表面積和過濾速率等，使其處理污水的效果得到提高，其中一些改性不會導致“二次污染”且可以再生利用。

3.4 表面碳化改性

朱健等[12]采用碳粉表面碳化硅藻土制得改性硅藻土吸附污水中Fe3+，得出改性硅藻土去除Fe3+的效果高達97.51%。曹亞鋒[13]用碳粉碳化硅藻土，并投加在水處理工藝中，經調試運行，得出其對廢水中Fe3+離子的去除率達99%以上，出水水質較好，可滿足工業(yè)廢水回用。

3.5 處理效果對比

硅藻土對污染物的去除有一定的效果，改性之后的硅藻土對污染物的去除效果更好，且改性之后其再生使用更為簡單方便。（表1）

綜上可知，硅藻土在去除水中污染物有一定的效用，對廢水中的Pb2+、Cu2+、Zn2+等離子去除較好，但改性后的硅藻土對污染物的去除效率更高，可再生利用，且不會造成二次污染。

4 結論與展望

硅藻原土和改性后的硅藻土對污水處理都有較好的作用，但改性后的硅藻土對污水中的污染物的去除更好，將其使用在污水工藝中則具備易操作、高效率、投資低、效果優(yōu)等特點。改性后的硅藻土的污水處理效果有更大的提高，減少了“二次污染”問題，且經洗脫后可再生。相較于市場上其他吸附劑也具有來源廣、儲量大、對某些污染物的吸附效果更好等特點，且硅藻土作為新型的吸附劑、助濾劑等不僅在工業(yè)廢水和生活污水處理中，其在垃圾滲濾液和對其他污水中污染物的去除也有一定的效果。但硅藻土對某些污染物的吸附機理的研究還需有更深入的研究，以及硅藻土復合材料用于污水處理的研究也是其今后發(fā)展的一個新的方向。我國作為硅藻土含量豐富的國家，應有效地利用其特性，加強其在污水中的探索和應用以及其理論支持。

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