2021-07-20 08:25:07
硅藻土是一種由硅藻及其他微生物的硅質(zhì)遺體沉積而成的生物硅質(zhì)沉積巖，具有微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積巨大、質(zhì)輕、吸附能力強(qiáng)、低導(dǎo)熱性、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，同時(shí)其價(jià)格便宜，使用操作簡(jiǎn)便，使其在環(huán)境工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
1、硅藻土廢水處理材料
硅藻土具有巨大的比表面積，并且顆粒中含有大量硅羥基，硅羥基在水溶液中會(huì)解離出H+，從而使硅藻土的表面帶有較強(qiáng)的負(fù)電荷，是一種性能優(yōu)良的吸附劑。
為進(jìn)一步提高硅藻土的吸附性能，大量研究人員對(duì)其進(jìn)行了一系列的改性工作，改性硅藻土可用于處理生活污水、含重金屬離子廢水、造紙廢水與印染廢水等。
范藝等采用表面交聯(lián)法合成了鋯改性硅藻土，發(fā)現(xiàn)鋯改性硅藻土對(duì)磷的吸附量高于純氧化鋯吸附劑，對(duì)磷濃度為2mg/L的富營(yíng)養(yǎng)化湖水，鋯改性硅藻土投加量大于1.25g/L時(shí)，反應(yīng)后水體中磷濃度即可滿(mǎn)足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的湖庫(kù)Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。王芳用過(guò)渡金屬（Fe、Cu、Zn）改性硅藻土，當(dāng)Fe的添加量為7%時(shí)，氨氮吸附量為1.18mg/g，氨氮去除率為未改性硅藻土的2.19倍。
2、硅藻土有機(jī)污染物吸附材料
有機(jī)污染物是環(huán)境領(lǐng)域中最復(fù)雜的一類(lèi)污染物，它會(huì)對(duì)人體健康和動(dòng)植物的生長(zhǎng)造成威脅，破壞生態(tài)平衡，干擾生態(tài)系統(tǒng)?？赏ㄟ^(guò)在硅藻土表面負(fù)載例如活性炭、分子篩、MOF、金屬氧化物等活性組分，調(diào)節(jié)硅藻土表面的正負(fù)電性，改善與吸附質(zhì)間的界面作用，去除水體中的各種有機(jī)染料分子、污染油類(lèi)、垃圾滲濾液和其他有機(jī)廢水等。
3、硅藻土重金屬吸附材料
重金屬離子經(jīng)過(guò)工業(yè)廢水排放進(jìn)入環(huán)境水體中，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)作用及遷移轉(zhuǎn)化，最終以不同的形態(tài)滯留在水體中，形成永久性潛在危害。利用納米金屬氧化物表面富含活性羥基基團(tuán)，易于與溶液中的污染物質(zhì)結(jié)合及具有高的吸附活性的特性，將納米金屬氧化物修飾于硅藻土表面，通過(guò)二者的協(xié)同作用可實(shí)現(xiàn)水體中污染物的高效吸附。目前，表面處理或改性硅藻土用于重金屬離子吸附已成為研究熱點(diǎn)。
4、硅藻土吸附填料
硅藻土作為一種具有豐富微孔結(jié)構(gòu)、巨大比表面積、高孔隙率、吸附能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)的廉價(jià)礦石材料，可以作為制備活性污泥法和生物膜法中填料的原料來(lái)提高處理效率。
朱健等以硅藻土為主要原料，與超細(xì)碳粉、燒結(jié)助劑和粘結(jié)劑按一定比例制備出了硅藻土基多孔吸附填料，其對(duì)水體中Pb2+吸附容量較硅藻土原土（粉體）提高了78.0%。
5、硅藻土微生物載體
硅藻土具有豐富的孔隙以及比表面積，如果加在活性污泥中，那么微生物就可以通過(guò)其多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行粘附，硅藻土也就能夠作為微生物的載體，從而提高微生物的生物活性，并能減少污泥膨脹，進(jìn)而提高出水指標(biāo)。
Zhang等發(fā)現(xiàn)，在活性污泥系統(tǒng)中添加硅藻土，能夠提高含酚類(lèi)化合物廢水處理系統(tǒng)中的生物量，并且可以增強(qiáng)污泥的沉降性能；添加的硅藻土可以作為微生物的載體，提高生物量，添加硅藻土能夠提高廢水中COD和總酚的去除率。
6、硅藻土助濾劑和過(guò)濾劑
與傳統(tǒng)意義上的精細(xì)過(guò)濾相比，硅藻土的粒徑比較小，所以出水的懸浮固體的含量和粒徑是遠(yuǎn)小于常規(guī)的過(guò)濾工藝的；由于硅藻土過(guò)濾層較易脫落，其濾膜可以反復(fù)預(yù)涂，這些特點(diǎn)與超濾膜或陶瓷膜過(guò)濾相比，克服了超濾膜或陶瓷膜的易堵塞、反洗較困難等技術(shù)性難題，是一種應(yīng)用前途非常好的精密過(guò)濾材料。
7、硅藻土空氣污染治理材料
吸附法處理VOCs的能耗較低，去除率高，價(jià)格也比較低廉，幾乎沒(méi)有二次污染。硅藻土價(jià)格低廉，且吸附性能良好，近年來(lái)，有關(guān)學(xué)者通過(guò)對(duì)其進(jìn)行改性，大大提高了硅藻土對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力。
此外，通過(guò)硅藻土負(fù)載納米TiO2等光催化組分，使其不僅具有吸附甲醛、甲苯、苯酚等有機(jī)污染物的功能，而且具有光催化降解這些有機(jī)污染物的功能。
8、硅藻土催化降解與合成材料
硅藻土的高比表面積和多孔結(jié)構(gòu)可以為催化劑提供有效的表面和合適的孔結(jié)構(gòu)，增加活性組分和反應(yīng)物的接觸概率和面積，提高催化劑的利用效率；硅藻土的機(jī)械穩(wěn)定性及高溫穩(wěn)定性可保證活性物質(zhì)在高溫條件下也不會(huì)失活；硅藻土成本低廉，可降低催化劑生產(chǎn)成本。
在以硅藻土作為光芬頓非均相催化劑方面，Yan等制備了Fe2O3負(fù)載的硅藻土基復(fù)合材料。硅藻土也可以作為單質(zhì)催化劑材料的載體，Brunner等實(shí)現(xiàn)了在硅藻土表面負(fù)載納米金顆粒，并將其作為催化劑應(yīng)用于葡萄糖的催化氧化。
9、硅藻土土壤修復(fù)材料
硅藻土可通過(guò)孔道內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中重金屬的有效固定，并降低其生物有效性；此外，無(wú)定性的硅藻土顆粒能夠吸附超過(guò)其自身體積1.5倍的水分，土壤有效水分含量顯著增加，同時(shí)表面多孔性質(zhì)也是肥料的良好載體，對(duì)氮磷鉀具有良好的緩釋作用，因此，也是一種優(yōu)良的土壤改良劑。
硅藻土作為一種新型的環(huán)保礦物材料，在處理各種污染物方面具有價(jià)格低廉、效率高的優(yōu)勢(shì)，使其發(fā)展前景十分廣闊。因此，需要深入探討硅藻土在工業(yè)廢水、廢氣和土壤的處理中的吸附機(jī)理與動(dòng)力學(xué)特性，找到規(guī)律與影響因素，以滿(mǎn)足硅藻土對(duì)不同類(lèi)型污染物處理的需求。
另外，硅藻土的孔結(jié)構(gòu)及表面活性有限，并非對(duì)所有環(huán)境污染物都有良好的去除能力。因此，研究者們利用各種物理或者化學(xué)手段，對(duì)硅藻土表面進(jìn)行改性或者復(fù)合處理，研發(fā)出不同硅藻土基復(fù)合材料，以擴(kuò)展硅藻土在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。
