硅藻土及改性硅藻土在污水处理中的研究

杨斐++赵萌++张刚

摘要： 随着城市污水水量增加，水质成分日益复杂，硅藻土作为一种新型的污水处理材料，具有较好的吸附效果。本文描述了硅藻土和改性硅藻土在污水处理中的研究进展，及其改性前后对污染物的去除效果比较，并通过此对比总结了硅藻土及改性硅藻土在水处理中的优缺点，以及其作为一种新型吸附材料为污水处理的研究提供了理论基础。

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.

关键词： 污水处理；硅藻土；改性硅藻土

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

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）30-0145-02

0 引言

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，城镇污水排放量在增大、水中的污染物组分也越来越复杂，对现状污水厂中水处理的要求也越来越高。污水处理的方法有很多，有物理法、化学法、生物法和组合使用技术，而物理法中的吸附技术以其操作简单、吸附剂易得、廉价、去除效果优、投资少等优点被广泛应用于工业生产等废水的处理中，其中应用广泛的吸附材料有活性炭、氧化铝、沸石、硅胶等，而硅藻土作为一种新型的吸附性较好的含量丰富的矿藏资源，利用硅藻土处理工业废水或生产饮用水的技术已有将近20年的研究历史[1]，对目前成分更为复杂的城市综合废水的处理以其独特的处理技术和效果而受到学者的进一步深入研究。

1 硅藻土的组成及吸附机理

硅藻土是由硅藻的单细胞藻类死亡后堆积，经过成岩作用而形成的一种具有多孔结构生物硅质岩。主要成分是SiO2，我国储量较为丰富。硅藻土具有吸附性强，孔容大，比表面积大，性能稳定，以及耐酸等优良性能。

硅藻土由于其有比表面积大、孔容大等物理特性，使其本身就具有良好的物理吸附性。通过对其浸渍或灼烧等活化处理后，能增大比表面积和孔容比，提高吸附量。硅藻土表面具有羟基官能团，其在吸附过程中起到主要吸附作用。硅藻土经改性后就是增加了其表面官能团的数量或者改变其化学键从而大大增加其吸附能力。

2 硅藻土在污水处理中的研究

宋来洲等[2]采用硅藻土对污水混凝和膜技术两种工艺结合除污，得出其结合工艺能有效去除污水中污染物，且出水分别满足二级排放标准和生活杂用水质要求。王炜亮等[3]以提纯后的硅藻土吸附城镇污水中的污染物，得出对磷的去除率较高，基本达到废水的脱氮除磷。沈岩柏[4]对再生水中污染物采用硅藻土吸附去除，得出其对水相中的Cu2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+等有较好的去除效果。并通过对吸附时间、硅藻土用量、溶液初始pH值等不同影响因素对该离子的去除效果研究，最终得到最佳吸附效果的工艺参数，其中Cu2+的去除率可达93.5%，Ni2+也可达到60%以上，Pb2+、Zn2+则接近完全去除。

硅藻土在污水处理中对去染污有了一定的去除效果，且和污水处理工艺的结合使其出水达到排放标准。其中在除磷和污水中部分金属离子的去除较好，但也存在着对氮的脱除作用不高，且对硅藻土的再生利用缺乏成果。虽然硅藻土在污水处理中具有稳定性好、易操作和成本低等优点，是污水处理中一项较新的技术，但仍需加强其在水处理中的研究与探索。

3 改性硅藻土在污水处理中的研究

硅藻土去除污染物有一定的效果，但其吸附能力相较于其他吸附剂基本相同，甚至对某些污染物的去除效果较差，但改性吸附剂可以增强其官能团从而增加其吸附能力，提高吸附量。吸附剂的改性方法有：①有机改性；②无机改性；③酸碱改性；④表面碳化改性。

3.1 有机改性

Xingwei Li等[5]在使用聚苯胺对硅藻土改性来处理污水的研究中，得出：改性后的硅藻土对污水杂质的去除率有一定的提高。李增新等[6]采用壳聚糖对硅藻土改性去除实验污水，得出其对实验污水中CODCr的去除率最高，且实验污水中CODCr浓度较小时，经改性硅藻土吸附后可达标排放。有机改性硅藻土，增强了某些官能团的作用，如导电性或活性基团的吸附力从而提高了其对污染物的去除。

3.2 无机改性

陈志强等[7]进行了无机盐改性硅藻土处理生活污水，得出对其采取PAC改性去除污染较好。崔玉波等[8]将氯化铁、硫酸铝和聚合氯化铝按一定质量混合，配制湿剂，对硅藻土改性，且对上清液中污染物吸附明显。夏士朋等[9]在改性硅藻土处理废水中金属离子得出含碳酸钙硅藻土是净化废水中Cr3+、Zn2+、Cu2+和Pb2+等重金属离子的有效吸附剂，实验证明：静态吸附量达3.5～4mmol/g。对Cr3+、Zn2+、Cu2+和Pb2+的去除在pH值为碱性条件较好。无机改性使硅藻土有大量的硅羟基，并具备电性特征，除污染明显。

3.3 酸碱改性

郭晓芳等[10]用NaOH对硅藻土碱改性，使用改性硅藻土对电镀废水中的Pb2+、Zn2+的吸附研究。结果表明：电镀废水经改性硅藻土处理后，废水中Pb2+和Zn2+的浓度均达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准。且可用CaCl2溶液再生。郭效君等[11]以硅藻土浸入氢氧化镁溶液，然后对染料废水溶液脱色，测试了酸碱度、投加量、离子浓度等影响因素，得出当改性硅藻土投加量为6g/L，溶液pH=6，NaCl浓度为4mol/L时溶液脱色率较高。经酸、碱改性的硅藻土，增大了硅藻土的比表面积和过滤速率等，使其处理污水的效果得到提高，其中一些改性不会导致“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+的效果高达97.51%。曹亚锋[13]用碳粉碳化硅藻土，并投加在水处理工艺中，经调试运行，得出其对废水中Fe3+离子的去除率达99%以上，出水水质较好，可满足工业废水回用。

3.5 处理效果对比

硅藻土对污染物的去除有一定的效果，改性之后的硅藻土对污染物的去除效果更好，且改性之后其再生使用更为简单方便。（表1）

综上可知，硅藻土在去除水中污染物有一定的效用，对废水中的Pb2+、Cu2+、Zn2+等离子去除较好，但改性后的硅藻土对污染物的去除效率更高，可再生利用，且不会造成二次污染。

4 结论与展望

硅藻原土和改性后的硅藻土对污水处理都有较好的作用，但改性后的硅藻土对污水中的污染物的去除更好，将其使用在污水工艺中则具备易操作、高效率、投资低、效果优等特点。改性后的硅藻土的污水处理效果有更大的提高，减少了“二次污染”问题，且经洗脱后可再生。相较于市场上其他吸附剂也具有来源广、储量大、对某些污染物的吸附效果更好等特点，且硅藻土作为新型的吸附剂、助滤剂等不仅在工业废水和生活污水处理中，其在垃圾渗滤液和对其他污水中污染物的去除也有一定的效果。但硅藻土对某些污染物的吸附机理的研究还需有更深入的研究，以及硅藻土复合材料用于污水处理的研究也是其今后发展的一个新的方向。我国作为硅藻土含量丰富的国家，应有效地利用其特性，加强其在污水中的探索和应用以及其理论支持。

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