安徽农业科学-木薯酒糟疏水改性研究
木薯酒糟干法疏水改性研究
廖浩伯，胡华宇*，罗袁伟，蒙晓东，王荣文，韦敏勇，覃爱云，黄祖强
（广西大学化学化工学院，广西南宁，530004）
摘要[目的]对木薯酒糟进行干法疏水改性，使其表面包覆一层疏水性物质，以利于促进与塑料基体的界面相容性。[方法]实验采用铝酸酯偶联剂对木薯酒糟进行疏水改性处理，通过活化指数指标，考察偶联剂用量、反应温度、反应时间、转速等因素对疏水性能的影响。[结果]结果表明，偶联剂用量6％，反应温度100℃，反应时间10 min，转速1100 r/min，可获得活化指数91.33%的较为理想疏水效果。[结论]木薯酒糟经改性后由亲水性表面转变为强疏水性表面。
关键词木薯酒糟；疏水改性；偶联剂
中图分类号文献标识码A文章编号
Study on Drying Hydrophobic Modification of Cassava Lees
LIAO Hao-bo et al(School of Chemistry and Chemical Engineering，Guangxi University，Nanning，Guangxi 530004)
Abstract [Objective]In order to promote the compatibility with plastic substrate in the interface, a layer of hydrophobic materials were coated around the surface of cassava lees through method of drying hydrophobic modification. [Method]Cassava lees was handled through hydrophobically modified with aluminate being used as coupling agent. The effects of such factors as quantity of coupling agent, reaction temperature, reaction time, speed etc. on the hydrophobic properties were studied through indicators of activation index. [Result] It indicated that the ideal hydrophobic effect would obtain under the condition of coupling agent 6%, temperature 100 ℃, activation time 10 min, rotation speed 1100 r / min, in which point the activation index was 91.33%.[Conclusion]Cassava lees was changed from hydrophilic surface into hydrophobic surface through hydrophobic modification.
Key words Cassava lees; Hydrophobic modification; Coupling agent
木薯酒糟是木薯用于淀粉生产后所得的木薯渣，经发酵生产酒精后剩余的废弃物。其粗纤维含量接近80%，主成分为木质素、纤维素、半纤维素[1]。木薯酒糟除部分用于生物饲料、生产包装用材料外，其余当废物弃掉，既造成了生物质的浪费，也造成了环境污染[2-4]。随着对木薯加工的不断深入，其残渣的应用与开发也逐步得到了重视。利用木薯酒糟制备木塑复合材料是提高其附加值的有效途径。
但木薯酒糟分子中含有大量的羟基和酚羟基等亲水性官能团，而热塑性塑料多数为非极
基金项目：广西科学研究与技术开发项目（桂科攻11107022-8）；广西大学研究生创新项目（GXU11T32532）；广西大学国家大学生创新性实验计划资助项目（201016）；
作者简介：廖浩伯（1988-），男，汉族，广西南宁市人，电子信箱liaoshime@https://www.wendangku.net/doc/4614713220.html,；*胡华宇，通讯作者，硕士生导师，副教授，研究方向为淀粉及纤维化学，电子信箱：yuhuahu@https://www.wendangku.net/doc/4614713220.html,。
性，具有憎水性，两者复合时，界面相容性差，从而影响复合材料的综合性能[5-6]。因此能否以酒糟作为塑料的填充或增强材料，关键是两种异质材料界面相容技术的研究与开发[7-9]。
为了改善界面状况，提高复合材料的强度，必须对植物纤维进行表面改性。目前，研究最多的是使用偶联剂处理植物纤维以改变其亲水性，常用的偶联剂包括马来酸酐接枝聚丙烯、聚异氰酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等[10-11]。由于铝酸酯具有颜色浅、气味小、使用方便、价格低廉等优点，被广泛使用[12-13]。本实验采用铝酸酯偶联剂干法混配木薯酒糟，以产品活化指数为评价指标，通过研究反应时间、转速、反应温度、偶联剂用量等因素对疏水产品性能的影响，探讨木薯酒糟疏水改性的可行性。
广西是中国木薯产量最大的省份，种植面积和产量均达全国70％左右[1]。木薯淀粉、酒精生产产生大量的酒糟废弃物。有效利用木薯酒糟，不但可充分利用生物质资源，提高木薯产品附加值，增加经济效益，而且还可以改善环境，减少环境污染，具有很高的经济效益和社会效益，符合科学发展观和可持续发展的要求，具有广阔的发展前景。
1 材料与设备
木薯酒糟：广西明阳生化科技股份有限公司；铝酸酯偶联剂DL-2411-A：南京联合化工有限公司；DW-1型无级恒速搅拌器：巩仪市英峪予华仪器厂；DF2101B 集热式恒温磁力搅拌器：巩义市英峪予华仪器厂。
2 实验方法
2.1 木薯酒糟预干燥
先将木薯酒糟风干，再放入烘箱于60℃鼓风干燥6 h，过筛备用。
2.2 疏水改性
恒温搅拌下在酒糟中加入偶联剂，在一定转速下搅拌一定时间，得疏水化产品。
2.3 产品活化指数测定
称取2.000g酒糟疏水改性样品（W），置于盛有100mL蒸馏水的分液漏斗中充分摇匀，然后静置2h，等溶液澄清后，将分液漏斗下层物料移至玻璃漏斗中，抽滤，烘干，称重（W1）。根据下式计算活化指数H：
H = （W－W1）/ W
3 结果与分析
3.1 偶联剂用量对产品疏水性能的影响
固定酒糟用量，控制反应温度100℃，反应时间10min，转速1100r/min，研究铝酸酯偶联剂用量对酒糟疏水改性的影响，结果如图1所示。由图1可见，酒糟疏水活化效果随铝酸酯偶联剂用量增大而升高，偶联剂用量占酒糟量6%时，其疏水活化指数为91.33%；继续增大偶联剂用量，曲线趋于平缓。疏水活化的原理是经过搅拌活化在酒糟表面包覆一层疏水性物质，使酒糟由亲水性变为疏水亲油性，从而提高活化指数。但当包覆接近极限时，再增加偶联剂用量只能增加成本，而对酒糟疏水性影响很小。因此本实验所选偶联剂用量为6%，
可使酒糟表面由亲水性变为疏水亲油性，从而增加木塑复合材料的界面相容性。
H / %C / %
图1 偶联剂用量对酒糟疏水活化指数的影响
Fig.1 Effect of aluminate ester dosage on activation grade of vinasse
3.2 反应温度对产品疏水性能的影响
固定酒糟用量，控制偶联剂用量6%，反应时间10min ，转速1100r/min ，研究反应温度变化对酒糟疏水改性的影响，结果如图2所示。温度低时，偶联剂未融化，不能与酒糟充分混合，疏水效果差；在一定范围内提高温度，偶联剂受热熔解，在高速搅拌下能更好地填充
于酒糟表面，形成均匀一致的薄膜，实现较好的包裹。由图可见，随着反应温度的提高，酒糟疏水性有明显改善；在温度达到100℃后，其疏水活化指数上升速度缓慢；故本实验选择反应温度为100℃。
H / %T / O C
图2 反应温度变化对酒糟疏水活化指数的影响
Fig.2 Effect of activation temperature on activation grade of vinasse
3.3 反应时间对产品疏水性能的影响
固定酒糟用量，控制偶联剂用量6%，反应温度100℃，转速1100r/min ，研究反应时间变化对酒糟疏水改性的影响，结果如图3所示。由图3可见，随着活化时间的延长，产品的疏水性先上升后下降。活化时间不足，偶联剂对酒糟颗粒包覆不完全，因而疏水效果不好；时间过长，长时间的高温搅拌使包覆上的偶联剂重新溶化脱落，而使疏水效果恶化。本实验选用反应时间为10min 。
H / %t / min
图3 反应时间变化对酒糟疏水活化指数的影响
Fig.3 Effect of activation time on activation grade of vinasse
3.4 转速对产品疏水性能的影响
固定偶联剂用量6%，反应温度100 ℃，反应时间10 min ，考察搅拌转速变化对酒糟活化指数的影响，结果如图4所示。
H / %R / r.min -1
图4 转速变化对酒糟疏水活化指数的影响
Fig.4 Effect of rotation speed on activation grade of vinasse
活化过程中搅拌速度的高低，直接影响活化的效果和速度。在搅拌过程中可进一步对颗粒进行剪切分散，搅拌的速度越高，偶联剂均匀分散所需时间越短，其活化效果也越好。由图4可见，随着转速的增加，活化效果呈现逐步上升的趋势。转速低于1000 r/min 时活化效果较差，其原因在于，在较低的搅拌转速下活化，偶联剂与酒糟颗粒间的作用力过小，偶联剂不能充分包覆酒糟，或包覆不牢固、不充分。转速提高后，偶联剂与酒糟在高转速下达到充分的混合接触，从而使偶联剂对酒糟的包裹完全，因而疏水效果明显提高。
4 结论与展望
采用铝酸酯偶联剂对酒糟进行干法疏水改性，在偶联剂用量6%、反应温度100℃、反应时间10min 、搅拌转速1100r/min 条件下，所制得疏水改性酒糟活化指数为91.33%，实现
了酒糟由亲水性向疏水亲油性的转变，增加其与塑料基体的界面相容性，为其制备木塑复合材料创造良好的基础。
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硅藻土的吸附
大学生创新实验报告 实验项目名称硅藻土对甲基橙的吸附性能的测定 学生团队名称041412205 何晓晓 041412223 郝夏雨 指导教师饶品华 所在学院化学化工学院 完成实验日期2013~2014学年第二学期
目录
硅藻土对甲基橙的吸附性能的测定实验 1.实验目的 1.了解硅藻土的性能与吸附性。 2.测定硅藻土对有机染料的吸附性以及影响因素。 3.了解掌握恒温器和分光光度计的使用方法. 4.硅藻土吸附剂在染料废水处理中的可应用性。 2.实验背景 硅藻土是海洋或湖泊中生长的硅藻类的残骸在水底沉积经自然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物。硅藻土不但被称为是“食品级”的材料，而且因为它本就源于大海或湖泊，它在水相中还非常稳定。世界上有20 多个国家出产硅藻土矿，而中国硅藻土矿资源比较丰富，储量在20 亿吨以上。 硅藻土的特性： 从矿物成分上来看，硅藻土主要由蛋白石组成，杂质为粘土矿物、水云母、高岭石等。纯净的硅藻土一般呈白色土状，含杂质时常被铁的氧化物或有机质污染而呈灰白、黄、灰、绿以至黑色。其化学成分主要是SiO2，含有少量Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3及有机杂质。有机物含量从微量到30%以上。SiO2含量是硅藻土矿石中硅藻含量的量度标志之一。 国内硅藻土比表面积一般在19-65m2?g-1的范围内，主要孔半径为50-800nm，孔体积为0.45-0.98cm3?g-1。酸洗处理可提 高硅藻土的比表面积，增大孔容。但不同种属的硅藻土经焙烧处
理比表面、孔容的变化不同。 硅藻土的吸附性能与其物理结构密切相关：硅藻土的比表面积越大，吸附性能就越大；孔径越大，吸附质在孔内的扩散速率越大，也就越有利于达到吸附平衡。但在孔容一定的情况下孔径增大会降低比表面积，从而降低吸附性能；在孔径一定时，孔容越大，吸附量就越大。硅藻土表面独特的羟基结构使其在水溶液中成弱酸性，通常其颗粒表面带有负电荷，这就对其吸附性能产生了重要影响。 硅藻土的吸附性能： 我国硅藻土资源丰富，是世界上硅藻土储量最多的国家之一。 过去硅藻土在我国主要只用于作催化剂载体、助滤剂以及保温材料。近年来随着各个国家对水环境问题的日益关注，硅藻土作为廉价的吸附剂。硅藻土材料多孔，比表面积大，熔点及化学稳定性高，所以是适合的吸附剂，且其价格低廉，价格比常用的活性炭吸附材料低了约400多倍而又因其颗粒表面带有负电荷，它对于吸附各种金属离子、阳离子型的有机化合物及高分子聚合物等有天然的优势。 利用廉价吸附材料代替活性炭吸附剂在有色污水处理中得到广泛的研究。硅藻土资源丰富，价格低廉，其作为一种天然多孔产物，有望成为理想的染料吸附剂。 3.实验方案 吸附时间，吸附温度，吸附pH等的因素对硅藻土吸附剂吸附
超疏水现状
1．6立题依据及研究内容 从当前抗菌材料发展的趋势看，利用疏水表面与抗菌剂结合并构建疏水抗茵涂层是一种极具发展潜力的抗菌手段。一方面，涂层的疏水性可有效避免湿气、污垢在物体表面富集，减少霉菌在物体表面的滋生；另一方面，即便疏水涂层因长期暴露于潮湿环境而被润湿导致细菌附着，但很快细菌也会被涂层中的抗菌组分杀灭。因此，通过疏水抑菌、抗菌剂杀菌的协同作用是构造高效抗菌涂层的重要途径。本文研究了两类疏水抗菌涂层，一是通过对当前研究较多的Ag／Ti02抗菌剂进行改性，使其与疏水性能优异的氟硅丙乳液进行复合，制备疏水抗菌涂层；二是在课题组前期研究[46】基础上，采用具有缓释抗菌特性的中空内部载银介孔二氧化硅微球与氟硅树脂构建类荷叶表面结构的超疏水抗菌涂层。主要研究内容如下： (1)Ag／Ti02粉体表面改性与表征。采用具有双键的硅烷偶联剂VTES对无 机粉体Ag／Ti02进行表面改性。研究VTES量、反应温度、反应时间等对粉体改性的影响，并对改性前后粉体表面形貌及疏水、抗菌性能等进行表征分析。 (2)Ag／Ti02疏水抗菌涂层制备与表征。采用乳液聚合法和共混工艺制备氟 硅改性丙烯酸乳液，与改性后的Ag／Ti02粉体复配制备具有疏水性能和抗菌性能的Ag／Ti02疏水抗菌涂层。研究制备工艺对乳液稳定性及涂层附着力的影响，并对所制备Ag／Ti02疏水抗菌涂层结构形貌、疏水性、抗菌性等进行表征分析。(3)类荷叶表面疏水抗菌涂层的制备与表征。采用具有缓释抗菌特性的中 空内部载银介孔二氧化硅微球与氟硅树脂复合，构建具有类似于荷叶表面结构的超疏水抗菌涂层。研究旋涂制备工艺对涂层表面形貌的影响，并对所制备超疏水抗菌涂层结构形貌以及疏水性、抗菌性进行表征分析。 1．4疏水抗菌材料的研究现状 疏水抗菌材料主要采用低表面能材料来制备。目前，应用较多的低表面能材料有有机硅和有机氟两大系列[61-63]。前者利用有机硅聚合物中Si、O骨架的低表面能和低弹性模量等独特性能，以其较低的表面张力使微生物难以牢固附着，在表面水流作用下使附着的微生物剥离来实现抗菌防污；后者则是利用将F原子引入到聚合物链中形成C-F键来降低聚合物的表面能。C-F键键能比C．H键键能大，且F原子电子云对C．C键的屏蔽较H原子强，即使最小的原子也难以进入碳主链，使得C-F键的极性较强，从而降低聚合物的表面能和表面张力。官能团的表面能高低依次为-CH2>-CH3>一CF2>一CF3，其中全氟烷基有机高聚物的表面自由能最低。研究表明，有机硅改性的聚合物具有优异的耐高低温性、耐水性和耐氧化降解性；有机氟改性的聚合物具有耐水性、耐腐蚀等优点；而有机硅和有机氟共同改性的聚合物，则具备有机硅和有机氟两者的优势，能够有效提高聚合物与基材的附着力，降低表面表面能，获得具有耐水性、耐高低温性、耐候性及抗老化的聚合物。 基团到侧链中后，因其极大的表面活Brady等【651设计以硅氧链为主链，引入CF 3 性将会使基团严格取向于表面，得到了兼具线性聚硅氧烷高弹性、高流动性和CF 3
高孔硅藻精土(改性硅藻土)说明
简介： 高孔硅藻俗称硅藻精土或改性硅藻土，是两亿多年前海洋里的藻类生物石化后形成矿产品，需要通过选矿提纯，主要的选矿方法有三种，选出的产品用法也各不相同，我司选出的高孔硅藻专用于水处理，未改性前是一种高纯度天然矿品。 特点： （1）物理吸附作用： 硅藻的平均粒径9-20微米； 硅藻的平均孔径450纳米； 硅藻具有超强的吸附力，把超细微粒物质、色度、有毒有害物质和气味吸附到硅藻表面，下沉并与水体分离。 （2）物理絮凝作用
由不导电非晶体二氧化硅的硅藻壳体和超导的硅藻纳米微孔组成，可在硅藻表面形成不平衡 电位和外墙电位，在水处理过程中，污染物被快速静电聚合（物理絮凝）并沉淀。 （3）生物载体作用 高孔硅藻在活性污泥中达到1%浓度时，每立方米达2-6万m2的比表面积。（高孔硅藻每克 约30m2比表面积，当占比达到20%时，每立方米污水中有1千克高孔硅藻，总比表面积就 有2-6万m2），用高孔硅藻作生物载体，微生物在硅藻巨大的表面积上繁殖。 技术原理： 高孔硅藻通过专利技术改性后变成工业化产品高孔硅藻高效净水剂和高孔硅藻生物载体。在 处理污水时，加入微量高孔硅藻高效净水剂，在高速搅拌下，硅藻表面的不平衡电位能破坏 污水中电离子圈，并中和悬浮离子的带电性，导致胶体颗粒和胶团结构的ξ电位减少或为零。从而达到胶体颗粒脱离的目的，促使水中的污染物快速物理絮凝、沉淀。同时加上高孔硅藻 具有巨大的比表面积，巨大的孔体积和较强的吸附力，把超细微粒物质吸附到硅藻表面，形 成链式结构，瞬间下沉与水体分离。经过高孔硅藻处理后出水水质中的悬浮物、细菌、重金 属离子等超细微粒得到去除，清水向上溢出。由高孔硅藻和污染物形成的污泥，回流至生物 处理池循环处理。高孔硅藻生物载体每克30m2的比表面积，使每立方米水体中生物载体的 比表面积达到2-6万m2。微生物附着在高孔硅藻生物载体上，无需在水体中捕捉碳源，以硅 藻表面聚合的污染物为食料迅速繁殖，污水浓度变化对其繁殖影响极小，能保持相对稳定的 数量，且形成了更高的去除效率。 优势创新： （1）在污水处理中以无毒无害的硅藻物理吸附和静电聚合代替30%-70%以上有毒的化学絮 凝剂，更高效更经济更环保； （2）用硅藻纳米微孔作生物载体使微生物在硅藻表面富集的碳源上繁殖，有效去除有机物、总磷和氨氮等，使生化系统对污染源的去除率提高20%以上； （3）硅藻具有自身脱水的功能，脱水时只需极少量另加絮凝剂，污泥量很少，可减少20%-50%的污泥量。 用途： 用于预处理等处理单元和河道治理的混凝絮凝，效果好、成本低、有利于污水和污泥后续处理、更环保； 用于生化处理等处理单元的生物载体，每m3克形成2-6万m2的比表面积，是天然的活性污 泥完美结合的载体，不仅容易操作、调控，而且有效能提高生化处理单元的负荷和出水水质，减少污泥量。 不仅仅是高孔硅藻高效净水剂，很多类似的新型净水材料的出现是环保行业的福音，也给更 环保、更经济、更高效的治理模式提供的更多的选择空间。
硅藻土的活化及吸附
硅藻土的活化及吸附 一、实验目的 1、了解微孔结构无机矿物（硅藻土）材料的形态孔及结构； 2、学会用酸处理法对硅藻土提纯扩容。 二、实验原理 硅藻土（diatomite）是以蛋白石为主要矿物组分的硅质生物沉积岩，主要由硅藻的遗骸组成，硅藻死后遗留的细胞壁沉积成硅藻土。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等，具有细腻、松散、质轻、多孔、吸水性和渗透性强等性质。 硅藻土产地不同，其硅藻土种类也不同。如浙江嵊县土为直链藻（见图一），吉林长白山土为圆筛藻（见图二），广东海坎土为盒形藻、脆杆藻和双菱藻，云南滇西土为小环藻和卵形藻。 图一、浙江嵊县土直链藻SEM照片图二、吉林长白山土为圆筛藻SEM照片 常规的硅藻土矿含有大量的粘土矿物、铁的氧化物和炭的有机质等。其化学成份主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有机质。提纯硅藻土，不但有效除去了所含的大部分杂质及活性物质，而且得到了更丰富的内部孔状结构，比表面积显著增大，吸附能力明显提高。酸浸法能使硅藻土孔径、孔径分布和结构发生改变。硫酸与以SiO2为成分的硅藻壳不发生反应，而与Al2O3、Fe2O3反应生成可溶性盐。 优质硅藻土由80%～90%的硅藻壳组成，氧化铁含量一般为1～1.5%，氧化铝含量为3～6%。孔隙率达80-90%，能吸收其本身重量1.5-4倍的水，化学稳定性高。 在水处理中, 常用吸附方法去除或回收各种污染物(如染料、农药、木质素及其他溶解性有机物)。吸附容量的大小直接与吸附剂的比表面积有关，比表面积越大，吸附容量也越大。 三、实验仪器及药品 精密天平；搅拌器；振荡器；分光光度计；恒温水浴锅；抽滤装置；真空烘箱；标准筛（80目）；三颈瓶；蒸馏水；硫酸；pH试纸；三角瓶；次甲蓝；硅藻土等 四、实验步骤 (一)改性硅藻土的制备 1．称量200克硅藻土矿，用标准筛（80目）过筛，进行预除杂，直到筛分出的杂质量很少时为止。 2．将预除杂的硅藻土加入20倍（200ml）的蒸馏水中，中速间歇搅拌0.5小时，使硅藻土在水中完全化解。 3．静置沉淀，上层悬浮液经抽滤、蒸馏水洗涤，反复三次，放入真空烘箱中，140℃下干燥2小时，制得提纯硅藻土。 4．将提纯硅藻土50克放入三颈瓶中，加入150ml的硫酸溶液，在90℃水浴锅搅拌4小时，抽滤、洗涤至pH值中性为止。 5．将酸洗后的硅藻土放入真空烘箱中，120℃下干燥4小时，制得改性硅藻土。 （二）硅藻土吸附试验 1、用天平称取改性硅藻土0.05g、0.1g、0.45g、0.9g、1.3g分装于带塞的三角瓶中, 每瓶中各注入50mL水样(0.15%次甲蓝溶液), 然后放在震荡器上震荡20min(达到平衡)。 2、将震荡过的水样用滤纸过滤, 弃去初滤液约10mL。 3、将滤液置于分光光度计上进行比色( 波长650cm)记下光密度, 并用标准曲线换算出相对应的浓度大小，计算每个瓶活性炭的吸附容量。
尼龙表面的超疏水疏油改性
G-P-P-0-0-04040 尼龙表面的超疏水疏油改性 郝威，邵正中 教育部聚合物分子工程重点实验室，复旦大学先进材料实验室和 复旦大学高分子科学系上海200433 关键词：酰胺改性多级粗糙度超疏水性 超疏水表面具有多方面的应用潜力，例如防水防潮、自清洁和抗生物污损等。研究发现这种特殊的表面性质源于表面多级粗糙结构以及较低的表面能，故在聚合物表面引入更低尺寸的结构，将提高聚合物表面的超疏水性并拓展其应用范围。而尼龙（聚酰胺）是一类重要的商业化合成高分子，它的强度、韧性以及耐磨性使它在纺织、薄膜、食品包装以及工程塑料等上都有广泛的应用。但由于酰胺键强极性的特点，尼龙吸湿性强且尺寸稳定性差。同时，尼龙表面活性基团较少，所以为了使尼龙具有超疏水性甚至超疏油性，必须要先对尼龙进行表面化学改性，使其表面具有较多的反应基团，再有可能引入多级结构。 本研究拟将尼龙材料表面的酰胺键烷基化或还原，从而得到反应活性基团。再利用St?ber反应在尼龙上原位生成硅球层或通过静电作用吸附多级硅球，得到较高粗糙度的表面，希望在进一步氟化修饰后，使尼龙表面具有超疏水疏油的性能。 我们利用硼烷-四氢呋喃络合物对尼龙上的酰胺键进行化学还原，从而得到反应活性较高的仲胺基团[1,2]。其经质子化后带正电，可吸附带负电的硅球，再经过3-氨基丙基三甲氧基硅烷处理可达到多级硅球吸附的目的[3]。另一种尼龙改性的方法是使酰胺键烷基化，即在叔丁醇钾和二环己烷并18-冠-6醚使尼龙上酰胺键活化，然后再加入3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷（GPTES）反应，使得酰胺键接上末端含有大量硅羟基的烷烃梳状链[1,2]，再参照St?ber反应原位长二氧化硅纳米薄层。具有多级粗糙结构的尼龙表面经全氟十二烷基三氯硅烷（Rf-Si）氟化修饰[3]，其表面能降低，得到超疏水表面，并经由SEM、TGA以及接触角测试等表征。 硼烷-四氢呋喃对尼龙610纤维改性后吸附硅球的结果如图1所示。改性后的尼龙表面带有仲胺基，质子化后可以通过静电作用吸附二氧化硅小球，硅球在纤维上较为牢固，经超声处理后也鲜有脱落。从图1a中还可以看出，二氧化硅小球的覆盖相对均匀，说明对酰胺键的还原改性可以使尼龙表面均匀的带有仲胺基。在与3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APS）反应及盐酸反应后，还可以在微米级的硅球上引入胺基并质子化，进一步吸附纳米级硅球，进而得到多级粗糙表面。TGA结果显示，吸附1200nm硅球、吸附1200nm和180nm硅球以及吸附1200nm、180nm和80nm硅球之后，样品煅烧后的残留质量分别是3.2%、3.6%以及3.7%，也可以清楚地看到硅球吸附量的增加。
纳米SiO_2疏水改性研究及应用进展
纳米SiO2疏水改性研究及应用进展 王 倩1,刘 莉2,张 琴1 (1 四川大学高分子科学与工程学院,成都610065;2 广州吉必时科技实业有限公司,广州510510) 摘要 由于与有机基体之间存在良好相容性,疏水纳米SiO2已成为一种广泛应用于有机材料中的重要无机纳米填料。介绍了纳米SiO2疏水改性的原理方法,综述了纳米SiO2疏水改性最新研究进展及其在硅橡胶、涂料、塑料、化妆品等领域的应用情况,并对今后的研究发展提出了建议。 关键词 纳米SiO2 疏水 改性 中图分类号:TQ424.26 文献标识码:B R esearch and Applications of H ydrophobic N ano Silica WAN G Qian1,L IU Li2,ZHAN G Qin1 (1 College of Polymer Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu610065; 2 Guangzhou G BS High2Tech&Industry Co.Ltd.,Guangzhou510510) Abstract For the fairly good compatibility with organic matrix,hydrophobic nano silica is now one of the most important inorganic nano fillers widely used in organic materials.The mechanism of hydrophobic modification of nano silica is introduced.The current research and applications in silicone rubbers,coatings,plastics and cosmetics,etc are summarized.Some advices for civil researchers are put forward. K ey w ords nano silica,hydrophobic,modification 纳米SiO2具有小尺寸效应、量子隧道效应、特殊光电性等特点,是一种无毒、化学稳定、耐高温的无机纳米填料,在橡胶、塑料、涂料、油墨、化妆品等领域有着重要应用[1]。纳米SiO2的制备方法主要有气相法(Chemical vapor deposition)[2,3]、水解沉淀法(Hydrolysis2precipitation)[4～8]、溶胶2凝胶法(Sol2gel)[9]和微乳液法(Micro2emulsion)[10],其中气相法属于干法,其余方法属于湿法。气相法与水解沉淀法是工业上纳米SiO2成熟的生产方法。由于表面大量存在硅羟基,纳米SiO2在贮存和使用过程中易团聚,难分散,在有机基体中的分散性和浸润性尤其不好。为改善和拓宽纳米SiO2的应用领域,必须设法减少其表面硅羟基数量浓度,使之由强亲水性转为一定程度的疏水性,从而与有机基体之间具有良好相容性。疏水处理后的纳米SiO2具有明显的特点:既能通过疏水基团在有机相良好分散,又能通过硅羟基与有机相形成强相互作用,从而在本不相容的无机相与有机相之间建立稳固联系,达到补强目的[11]。本文就纳米SiO2的疏水原理、国内外疏水纳米SiO2的研发现状及其在橡胶、涂料、塑料、化妆品等领域的应用研究现状进行分析介绍,以期对国内的研发与生产有所帮助。 1 疏水改性原理及方法 纳米SiO2因为粒度极小,表面能极高,且表面有大量硅羟基,故极易团聚。无论何种方法制备的纳米SiO2均含3种结构:①粒径仅十几纳米的原生粒子;②原生粒子相互粘接、缩聚而成的数百纳米大小的聚集体;③聚集体彼此依附而成的微米级的附聚体。原生粒子由于极高的表面能和强烈的缩聚趋势,在成品纳米SiO2中基本不存在;靠微弱范德华力维系而存在的附聚体结构十分疏松,受外力作用很容易分散;而聚集体是原生粒子通过化学键结合在一起而成的具有一定强度的结构,不易破坏。故一般认为聚集体是纳米SiO2在填充体系中最终能够保持的状态。 为解决纳米SiO2在贮存和使用过程中的分散问题,提高与有机基体之间的相容性,采用氯硅烷、硅氮烷、硅氧烷和醇等对其表面硅羟基进行部分或全面“屏蔽”,使之由亲水转为一定程度的疏水甚至完全疏水,同时达到抑制粒径增长、提高分散性的目的,此为疏水改性原理。疏水改性方法分为两种:传统的成品疏水改性法(即对由干法或湿法制得的成品纳米SiO2进行疏水改性)和原位疏水改性法(即在纳米SiO2的制备过程中原位进行疏水改性)。疏水改性处理的作用在于使纳米SiO2的表面结构和化学性质发生改变,既减少亲水硅羟基的数量,又通过疏水基在纳米SiO2表面形成空间位阻,从而阻止颗粒之间相邻硅羟基因缔合而形成结构紧凑的聚集体,达到控制粒度的目的。成品疏水改性的对象是附聚体和聚集体,而原位疏水改性的对象则是初生成的原生粒子和正在生长中的聚集体,故一般认为原位疏水更有利于抑制聚集体增长、改善分散、控制粒度及粒度分布。 2 疏水改性研究进展 粒径与表面性质是决定纳米SiO2应用性能的基本属性。 王倩:女,1975年生,博士生,工程师,主要从事纳米复合材料的研究 Tel:028********* E2mail:salicyl@1631com
硅藻土的特性及其污水处理的原理
2 硅藻土的特性及其污水处理的原理 2.1 硅藻土的特性及其改性 硅藻土是古代单细胞低等植物硅藻的遗体堆积后，经过初步成岩作用而形成的具有多孔性的生物硅质岩。它的主要化学成分是无定性的SiO2，并含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO和有机质等。由于其具有空隙率高、比表面大、比重小、吸附性强、耐磨、耐酸、热导性低、隔热阻燃、保温隔音等优良特性，被广泛地应用于饮食、建材、化工、橡胶、石化、医药、冶金、涂料、机械、能源、油漆、水处理等行业中。而对于污水处理领域，我们关心的主要是硅藻土的表面性质、精度及孔系结构等。 形成硅藻土的硅藻的壳体具有大量的、有序排列的微孔，从而使硅藻土具有很大的比表面积(3.1～60m2/g)。而且硅藻土的表面及孔内表面分布有大量的硅羟基；这些硅羟基在水溶液中离解出H+，从而使硅藻土颗粒表现出一定的表面负电性。 从硅藻土的精度方面考虑，虽然我国硅藻土总的含量位居世界第二，但是其品味普遍较低，大多数产品的SiO2的含量在50%左右，利用时应先将硅藻原土进行提纯处理，使其SiO2含量大于90%。提纯后的硅藻土具有整体一致均匀的微粒和比较干净的表面，从而使得其比表面充分展露出来。所谓一致均匀是指具有一致均匀的大小、外形尺度、表面理化性能等，这是目前人造微粒难以实现的。常用的提纯方法有酸浸法、擦洗法、焙烧法、离旋—选择性絮凝法、干法重力层析分离法、热浮选矿法和综合提纯法等。 不同产地硅藻土的往往具有不同的形状结构和孔系分布，在生产和应用过程中，应予以注意。为了改善硅藻土污水处理的效果和范围，需对硅藻原土进行提纯、活化、扩容和改性等处理。对硅藻土进行一定的酸、热等活化、扩容处理，可改善硅藻土的一些表面性质，从而提高污水处理的效果。彭书传通过利用等量的酸活化、热活化及未经活化的硅藻土制成的复合净水剂处理印染废水的对比实验表明，酸活化和热活化均可提高硅藻土的处理能力。向硅藻精土中加入一定比例的其他物质，可制成适合不同性质和种类污水的改性硅藻土，既提高了硅藻土的污水处理效果，又扩大了其应用范围。云南王庆中先利用纯物理湿法选矿工艺将低品味的硅藻原土提纯得到硅藻含量为90%～98%的硅藻精土，再根据不同的污水类型和水质特征，向此精土中加入不同数量的絮凝剂(硫酸铝、氯化铝、聚丙烯酰胺或三氯化铁等常见的无机或有机絮凝剂)，得到具有很好吸附、混凝作用的改性硅藻土污水处理剂。 2.2 硅藻土污水处理的原理硅藻土表面带有负电性，所以对于带正电荷的胶体态污染物来说，它可实现电中和而使胶体脱稳。但城市生活污
改性硅藻土处理工业废水中的COD
2014届毕业设计 改性硅藻土处理工业废水中的COD 院、部：安全与环境工学院 学生姓名：毛慧军 指导教师：李大军职称讲师 专业：环境工程 班级：1001班 完成时间：2014年5月
摘要 化学需氧量（COD）往往是衡量水中有机物质含量多少的首要指标。化学需氧量越大，就说明水体受有机物的污染越严重。而硅藻土作为一种天然含结晶水非晶质二氧化硅的蛋白石，在污水处理方面有很大的作用，其具有吸附强，纳米微孔等特性。 本设计采用2mol/L的硫酸作为硅藻土的改性剂，在硫酸溶液中对硅藻土进行改性。并通过改变改性硅藻土的投加量、pH值和搅拌时间来确定最佳的实验条件，达到最佳的去除效果。最终研究得出，最佳投加量为4g/L，最佳pH值为5.0，最佳搅拌时间为25min。此时对废水中COD的去除率达到35.8%，去除效果较为理想。 关键词：硅藻土；改性；工业废水；COD去除
ABSTRACT Chemical oxygen demand (COD) is often measured leading indicator of how much content of organic matter in water. Chemical oxygen demand (cod), the greater the water polluted by organic means that the more serious. Containing diatomite as a kind of natural water of crystallization of amorphous silicon dioxide opal, has great effect in wastewater treatment, it has strong adsorption, nanometer micropore characteristics. This design USES 2 mol/L sulfuric acid as modifier of diatomaceous earth, in sulfuric acid solution for modified diatomite. And by changing the additive amount of modified diatomite, pH and stirring time to determine the optimal experimental conditions, the best removal effect. The final study, optimal dosing quantity of 4 g/L, the best pH value of 5.0, the best mixing time of 25 min. At this time of the removal rate of COD in wastewater reached 35.8%, get rid of the effect is more ideal. Key words: diatomite; The modification; Industrial waste water; COD removal
硅藻土使用方法
登封市祥隆净水材料有限公司 硅藻精土污水处理剂简介及使用说明 硅藻土分为，硅藻土，硅藻精土和改性硅藻精土，改性硅藻精土是专门针对污水处理而研发的一种产品，介绍如下 一、硅藻精土是一种硅质沉积岩，由硅藻遗体沉积而成，主要矿物成分为蛋白石。白色或浅黄色，它性能稳定，耐酸，孔容大、孔径大，比表面积大，吸附性强，能吸附等于自身质量1.5～4倍的液体，能吸附自身质量1.1～1.5倍的油分。它的电位为负，绝对值大，吸附正电荷能力强。因此对污水有极好的净化效果。对于采用吸附塔净化装置，除吸附作用外，还有筛分作用和深度效应。 二、硅藻精土的产品特点 硅藻精土污水处理剂，是以复合矿物为主体原料，经特殊技术工艺处理而制成的硅藻土产品，与化学合成的水处理剂有本质上的区别。在污水处理中不发生任何副作用，硅藻土可以称其环保绿色产品。产品为粉状，性质偏酸，PH值6左右，比重0.4~0.5，颜色为米黄色、灰色，它以天然矿物固有的各种性能，再加人工活化，便能有效的清除水中的各类污杂物，净化水质。对各类污水都能比较有效的进行处理，对于重金属、有毒物、氨氮、放射性等废水则堪称特效药剂。各行业都可采用本药剂处理污水，重点对象是电镀、电路板、造纸业、煤矿、油井、放射性、电池、冶金、制革、制药、油墨、印染、食品、酒精厂、精细化工、木材加工、屠宰、畜牧等各行业生产单位的废水或污水。 三、硅藻精土的产品性能 硅藻精土水处理剂的性能，实际由天然矿物的性能所决定的。人工物化处理剂
的作用在于：提高矿物质的活性，加大其功能容量，增加反应的灵敏度，其主要具备以下特性： （1）吸附性与吸附选择性：由晶体结构而产生的静电引力和晶粒表面存在的色散力，使矿物质有很强的吸附作用力。可以吸附无机物和有机物。但它对不同物质的吸附习性和能力有所不同，故又具有吸附选择性和筛分性。 （2）吸附-交换截留性：在温度相对较高时，矿物晶体空腔也相对增大，此时经吸附或交换而进入的分子或离子，在温度下降、晶体空腔缩小被截留，并且以甚高的密度被保存下来。而后在长时间内，随着外界气候条件的变化，再通过新的吸附-交换作用而逐渐释放出来。 （3）离子交换性：矿物中具有晶体结构空隙，空隙内吸附了不稳定可交换的阳离子（K+、Na+、Ca2+）等及其他物质，以平衡晶体内的负电荷。在一定条件下，外部阳离子或极性分子可与晶格阳离子发生交换作用，并有相当大的交换容量。由于对各类离子的亲和性不同，故又具有离子交换的选择性。 （4）催化裂化性：矿物质本身是一种重要的非金属催化剂，还可与其他催化剂共同构成“组合催化剂”或作为化学催化剂的载体，它具有很强的催化活性、裂解性和多功能性。 （5）化学转化性：吸附与交换聚集起来的各种状态存在的复杂物质，在催化作用下，经过化学反应而重新组合，形成新的物质。可将无用物质转化有用物质、有毒物质变成无毒物质。 （6）胶粘-絮凝性：硅藻土粉碎到微粒、超微粒时，在水溶液中具有悬胶性、粘结性和表面活性。悬胶质的粘结而发生絮凝，絮凝物因自身具重量而沉淀。 （7）脱色除臭去毒性：这类性能也有一定的选择性，对于某些颜色、异味和
SiO2气凝胶疏水改性方法研究进展
SiO 2气凝胶疏水改性方法研究进展1 刘明龙，杨德安 天津大学材料学院先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室，天津 (300072) E-mail ：m.dragonliu@https://www.wendangku.net/doc/4614713220.html, 摘 要：文章综述了对SiO2气凝胶进行疏水改性的技术的最新研究进展，介绍了溶剂置换-表面改性法，直接表面改性法和联合前驱体法三种改性方法的改性机制及各种常用的表面改性剂，并从所制得的最终样品的性能、成本、实用性等方面进行了比较，从而总结出一种较经济实用的制备方法。 关键词：SiO2气凝胶；纳米多孔材料；溶胶-凝胶；疏水型；绝热材料 1 本课题得到国家自然基金委重点基金项目(10232030)，天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室 (x06050)的资助。 SiO 2气凝胶是一种具有独特的纳米多孔网络结构的轻质材料，因其极低的折射率、热导率和介电常数，高的比表面积和对气体的选择透过等特性，而在绝热材料、隔音材料、过滤材料以及催化剂载体等众多领域有着广泛的应用前景，尤其在作为高性能绝热材料方面受到了普遍关注。由于通常方法制备出的SiO 2气凝胶内表面有大量的硅羟基存在，它们不仅会因缩聚而引起凝胶块体产生额外收缩，还能吸附空气中的水分而使气凝胶开裂破碎，严重影响了气凝胶的声、光、电、热、力学等性能，限制了它的应用场合。因此，只有设法对制备的气凝胶进行疏水改性，增加它在空气中的稳定性和使用寿命，另外，再配合一系列增强、增韧措施，以制成纳米多孔绝热复合材料，才能在保温工程中发挥出它的真正作用。 1. SiO 2气凝胶的疏水改性及原理 SiO 2气凝胶通常是由溶胶-凝胶法制备的，开始制得的醇凝胶固态骨架周围存在着大量溶剂（包括醇类、少量水和催化剂），要得到气凝胶，必须通过干燥以去掉其中的溶剂。然而，在溶剂干燥过程中，由于凝胶纳米孔内气-液界面间产生表面张力，导致邻近的Si-OH 基团发生缩聚反应，形成 Si-O-Si 键，从而产生了不可恢复的收缩；另外，这些Si-OH 基团还可以吸附空气中的水分，使表面张力增大，从而使气凝胶块体开裂破碎。有时，气凝胶内一些未完全反应的Si-OCH 3(或Si-OC 2H 5)基团随使用时间的延长，也会吸附空气中的水分，发生水解-缩聚反应。气凝胶表面这些基团的存在是导致气凝胶性能恶化的主要原因。 因此，要获得疏水型气凝胶，就必须采用一定的方法，将上面的亲水基团取代成疏水稳定的Si-R 基（R=CH 3,C 2H 5等）基团。这些基团的存在，一定程度上会限制气凝胶表面对水分的吸附，从而避免了在使用时性能的恶化。 2. SiO 2气凝胶疏水改性的方法 2.1 溶剂置换-表面改性法 用一定的疏水表面改性剂取代硅凝胶表面的亲水基团是最常用的一种方法。表面改性剂的种类很多，在实际工作中要根据不同的需要和材料的本身特性来确定。改性剂一般是由亲水基和憎水基组成，对于硅质气凝胶而言，其表面含有较多的Si-OH ，-OH 可以与OH, Cl, COOH, HNCO 等基团反应，从而使聚硅氧烷与有机聚合物（如聚酯，聚氨酯，换氧树脂等）得以通过Si-O 键连接，大大改善了有机聚合物的耐热、耐湿、抗水
硅藻土产地性质及用途
硅藻土具有多孔性、密度小、比表面积大、吸附性好、耐酸、耐碱、绝缘等特性，并且中国硅藻土矿储量丰富。 硅藻是一种单细胞的藻类，其个体很小，一般为1微米到几毫米，当这种水生植物死亡后，其残骸在海洋或湖泊中沉积，形成硅藻土。硅藻土的成分80%以上为SiO2.nH2O也含有少量的Al. Fe,Ca,Mg. Na K P等。硅藻土是一种具有多孔性、密度小、比表面积大、吸附性好、耐酸、耐碱、绝缘的非金属矿。中国硅藻土储量丰富，全国10个省(区)有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有354处，总保有储量矿石3. 85亿吨。仅次于美国，居世界第二位。在 地区分布上，以吉林最多，占全国储量的54. 8%，云南、福建、河北等地次之。 硅藻土因为其吸附量大，去除率高且费用低廉，不产生二次污染等优势而成为废水处理的吸收剂。夏士朋等用碳酸钙改性硅藻土来处理废水中的铜离子，镉离子，1铅离子和锌离子4种重金属离子，实验结果表明碳酸钙含量为35%的硅藻土是处理含重金属废水的一种很好的吸附剂，吸附量可达 3.5mmol/g-.4 mmol/g,改性硅藻土对重金属的去除主要是由于硅藻土上的碳酸钙与金属离子的化学反应，生成难溶物沉吸在硅藻土上而去除。 刘频等对硅藻土进行了硫酸化改性，并研究了其对Pb的吸附作用。研究表明，改性硅藻土对pb初时浓度为20 mg/l工时的最佳吸附PH为7一8最佳吸附时间为60分钟，硅藻土的最佳吸附用量为3.0~4.0g/l，去除率可达96. 3%，达国家一级排放标准。硅藻土对Pb的吸附符合p reundlich吸附等温式。李门楼研究了用嗅化十六烷基三甲胺改性的硅藻土对含锌电镀废水的处理效果。研究表明，一定条件下天然硅藻土和改性硅藻土对锌离子的去除率分别为39. 3%和61. 1%。在20℃PH为5.浓度为40 mg/l的锌溶液，改性硅藻土吸附4小时后，锌离子的去除效率大于98%。用改性后硅藻土处理含锌电镀废水可使锌排放量低于国家排放标准。处理废水后的硅藻土可再生。罗道成等研究了用嗅化十六烷基三甲胺改性的硅藻土对含Pb，Cu，Zn的废水的处理效果及条件。研究表明，在PH 为4. 0 ~ 6. 0时，对重金属离子的去除率均达98%以上，吸附时间为4小时达到吸附平衡。改性硅藻土处理后的重金属离子浓度均达到国家排放标准，三种离子的去除效率为Pb>Cu>Zn。处理废水后的硅藻土可以再生。 近年来，硅藻土做为絮凝剂、吸附剂已经被广泛的研究，虽然已取得了一定
疏水改性玉米淀粉合成研究
Journal of Organic Chemistry Research 有机化学研究, 2015, 3, 97-104 Published Online June 2015 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/4614713220.html,/journal/jocr https://www.wendangku.net/doc/4614713220.html,/10.12677/jocr.2015.32014 Preparation of Hydrophobic Modified Corn Starch Juan Kong, Haichao Liu, Ying Chen, Jiang Liu, Jingang Tian, Ruixin Shi* Department of Chemical Engineering, College of Science, Northeast Forestry University, Harbin Heilongjiang Email: *shiruixin@https://www.wendangku.net/doc/4614713220.html, Received: May 29th, 2015; accepted: Jun. 20th, 2015; published: Jun. 23rd, 2015 Copyright ? 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/4614713220.html,/licenses/by/4.0/ Abstract 2-Hydroxy-3-alkoxypropyl starches (AHPS) were synthesized by an environmentally-friendly process using alkyl glycidyl ether (AGE) as hydrophobic reagent, water as solvent and sodium hy-droxide as catalyst. Effects of reaction time and reaction temperature on molar substitution de-gree and react efficiency were studied. The optimized reaction time is 5 h and the optimized reac-tion temperature is 75?C. IR and 1HNMR were used to analyze the structure of modified products. Keywords Starch, Hydrophobic Modification, Alkyl Glycidyl Ether 疏水改性玉米淀粉合成研究 孔娟，刘海超，陈影，刘江，田景罡，史瑞欣* 东北林业大学理学院化工系，黑龙江哈尔滨 Email: *shiruixin@https://www.wendangku.net/doc/4614713220.html, 收稿日期：2015年5月29日；录用日期：2015年6月20日；发布日期：2015年6月23日 摘要 本文以玉米淀粉为原料，烷基缩水甘油醚(AGE)为疏水化试剂，氢氧化钠作催化剂，水为溶剂，在较温*通讯作者。
硅藻土
前言 氨氮是水体富营养化和环境污染的一种重要污染物质。常规的生化方法去除氨氮的效率低、周期长、成本高。氨氮浓度过高，会抑制自然硝化，降低水体自净能力，使生化处理受限制，造成水体富营养化等问题。硅藻土是一种优良的吸附剂，对重金属、磷等物质有着极强的去除效果，但对氨氮的去除率极低，而氨氮又是生活及工业废水中常见的污染物，所以为了提高硅藻土处理氨氮的能力，对其进行了改性研究，考察了改性硅藻土对水中氨氮的吸附能力。
1硅藻土的相关介绍 硅藻土是海洋或湖泊中生长的硅藻类残骸在水底沉积，经自然环境逐渐形成的一种以SiO2为主要成分的非金属矿物。中国硅藻土储量丰富，全国10个省（区）有硅藻土矿产出。探明储量的矿区有354处，总保有储量矿石3.85亿吨。仅次于美国，居世界第二位。在地区分布上，以吉林最多，占全国储量的54.8%，云南、福建、河北次之[8]。 1.1硅藻土的成分与结构 硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，从矿物成分上讲，硅藻土由蛋白石组成，杂质为黏土矿物，水云母、高岭石等。其主要化学成分是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO和有机质。SiO2的含量是硅藻土的重要标度之一，优质的硅藻土色白，含杂质时呈灰白、黄、绿、黑等颜色，所呈颜色与杂质的成分有关，其微观形貌也因硅藻细胞形状的不同而有圆盘状、针状、筒状、羽状等。 硅藻细胞的生物结构主要包括壳壁、壳壁上的各类微细结构（如孔纹、小刺和凹起等）和壳缝。国内产的硅藻土的比表面积为19-65m2/g，平均孔径为50-800 mm，孔容为 0.45-0.98ml/g。 1.2硅藻土的优点 硅藻土具有孔结构丰富，微孔发达，堆积密度小，热导率低，活性好等优点，并且分布广泛，成本低廉，可用作废弃物及水中污染物的吸附剂、催化剂的载体、聚合物材料、给料的填料和增强剂、化工的助凝剂、表面活性剂等。 1.3硅藻土的本质属性 硅藻土是当今热点研究的水污染净化材料中沉淀分离材料的一种。所谓沉淀分离材料，就是向废水中投加某些化学药剂，形成难溶的沉淀物，然后进行固液分离，从而去除废水中的污染物。沉淀分离方法是水处理中经常使用的分离工艺，所用的沉淀分离材料包括用于混凝沉淀的混凝剂和化学沉淀的沉淀剂两种[12]。硅藻土去除水中污染物的原理就是基于混凝的原理。 混凝剂分为无机盐类混凝剂和高分子混凝剂。近年来铝铁、硅复合型的无机高分子混凝剂的研究已成为热点。它作为一种新型的水处理药剂，克服了传无机盐类和聚合高分子混凝剂水解的不稳定性问题，降低了粒度，改善了混凝性能。 2硅藻土在环境工程中的应用
硅藻土吸附实验方案
改性硅藻土对印染（或其它）废水的吸附研究 实验方案 一、实验所需主要材料 1、吸附材料 天然硅藻土 改性剂：十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、脂肪醇聚氧乙烯醚（如平平加SA-20、平平加A-20、平平加O-20等）等表面活性剂。其它：如聚丙烯酰胺、氢氧化镁、碳酸钙等 2、模拟废水 印染废水：甲基橙、亚甲基蓝、酸性品红、活性红、活性艳红X-3B、直接酸性大红4BS、活性黄KD-3G、分散红S-R、酸性黑ATT、硫化黑BRN、阳离子橙染料等（考虑选择危害大、难降解的染料） 其它：如苯酚、硝基苯、苯胺、金属（如六价铬等）废水（前提是容易检测） 二、主要研究内容 研究天然硅藻土和改性硅藻土对废水吸附的影响主要因素，如吸附剂的用量、初始pH值、温度、废水初始浓度等，考察去除率与上述影响因素的关系。 研究相应的吸附动力学模型；吸附等温式；吸附热力学规律。 初步探讨吸附机理和规律。 三、实验内容 1、改性硅藻土的制备（参考相关文献） 模拟印染废水的配制：一般为100mg/L左右 2、废水浓度测定方法的确定（以印染废水为例） ①测定其PH值（pH计） ②确定最大吸收波长（查阅文献或通过实验得出） ③绘制标准曲线 3、研究天然硅藻土及改性硅藻土吸附印染废水的影响因素，初定最佳条件 分别考察印染废水的脱色率（吸附率）、吸附量与吸附剂的用量、吸附时间、初始pH值、温度、印染废水的初始浓度等的关系。 吸附率＝[(C0-C e) / C0]×100% 吸附量Q e＝（C0-C e）V/，mg/ g C0：印染废水初始浓度mg/L；C e：印染废水平衡浓度mg/L； V：印染废水体积L；m：吸附剂用量，g
硅藻土的有机改性及其对腐植酸的吸附
第27卷第6期2006年12月 青 岛 科 技 大 学 学 报 Jour nal of Qing dao University of Science and T echno logy V ol.27No.6 Dec.2006 文章编号:1672-6987(2006)06-0486-04 硅藻土的有机改性及其对腐植酸的吸附 曹亚丽 (江苏大学能源与动力工程学院,江苏镇江212013) 摘 要:以云南腾冲硅藻土为原料,在对原硅藻土进行提纯后,采用聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDA AC)作为改性剂,对硅藻精土进行了有机改性,制备成新型的有机改性硅藻土,用于吸附去除水中腐植酸。同时,考察了各种因素(pH值、投加量、吸附时间、温度)对PDMDAA C-硅藻土吸附去除腐植酸的影响。 关键词:腐植酸;硅藻土;PDMDAAC;吸附 中图分类号:TQ314.253 文献标识码:A Utilizing Diatomite Modified by PDMDAAC to Absorb Humic Acid of Pollution Water CAO Ya-li (College of Energy and Pow er E ngineering,Jiangsu University,Zh enjiang212013,Chin a) Abstract:The diato mite from Tengcho ng of Yunnan pr ovince,w hich is mo dified by PD-MDAAC,is employed to absorb the humic acid in the pollution w ater.The effects of pH value,the amo unt o f modified diatomite,the absor ption time and the absorptio n temperatur e are inv estig ated. Key w ords:hum ic acid;diatomite;PDMDAAC;absor ption 硅藻土作为一种多孔材料,在我国有着丰富的资源[1]。硅藻土经过改性处理后作为吸附材料对有机物和重金属的吸附去除,国内研究的也比较多[2-6]。一直以来,国内外研究采用的改性剂多为各种季铵盐阳离子。曹达文等[7]分析了改性硅藻土处理城市污水的技术原理,并指出改性硅藻土相对于一般的铝盐、铁盐等污水处理剂,具有效果稳定,二次污染少,可回收利用空间大,价格低廉等优点。本工作以云南腾冲硅藻土为原料,制备成新型的有机改性硅藻土,用于吸附去除水中腐植酸。 1 实验部分 1.1 仪器与试剂 710A型PH/ISE测定仪、DR/4000U紫外/可见分光光度计、H ZQ-C空气浴振荡器、K.H.S 型电热恒温水浴锅、XZXC-15升双槽擦洗机。 焦磷酸钠(Na4P2O7);聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAA C),分子量一万左右。 1.2 实验方法 1.2.1 原水配制 称取一定量的腐植酸固体粉末,在碱性条件(加入1 0mo l L-1的N aOH溶液,调节pH= 12)下缓慢溶解,溶解后用V(自来水) V(蒸馏水)=1 1的水定容备用。天然原水中腐植酸浓度一般为十几毫克每升,本实验模拟水样选定总有机碳浓度TOC为12mg L-1作为研究基础。 1.2.2 硅藻土的制备 所用硅藻土为低品位硅藻土,硅藻土颗粒外 收稿日期:2006-03-07 作者简介:曹亚丽(1980~),女,硕士研究生.