硅藻土吸附实验方案
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。
硅藻土改性及其吸附性能的研究
第51卷第7期 辽 宁 化 工 Vol.51，No. 7 2022年7月 Liaoning Chemical Industry July，2022基金项目： 陕西省大学生创新创业训练项目（项目编号：S202113679011）。
收稿日期： 2021-01-18硅藻土改性及其吸附性能的研究张婕，刘芸飞，郭月聪（西安建筑科技大学华清学院， 陕西 西安 710043）摘 要：对硅藻土进行酸洗改性、钡盐沉积改性、溴化十六烷基三甲胺改性，探讨了改性硅藻土作为吸附剂对甲基橙染料的吸附影响。
实验结果发现：在酸洗改性中，当溶液pH=2、硅藻土投放量5 g、吸附时间为70 min，改性硅藻土对甲基橙溶液的去除率达到最佳；在钡盐沉积改性中，当溶液pH=2、钡盐质量浓度为0.15 mol ·L -1、振荡时间为60 min，改性硅藻土对甲基橙溶液的去除率达到最佳；在溴化十六烷基三甲胺改性中，当溶液pH=2、改性硅藻土投入量为0.07 g、吸附时间为2 h 的情况下，改性硅藻土对甲基橙的去除率达到最高。
关 键 词：硅藻土；有机改性；无机改性中图分类号：TQ314.259 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）07-0893-05硅藻土主要成分为SiO 2，是一种生物成因的硅质沉积岩，且内部有大量有序排列的微孔结构，比表面积大、化学性质稳定、故其吸附性强，由于自身存在硅羟基，易解离带负电性的氢离子，所以对带正电荷物质吸附能力较强。
因此，使用硅藻土处理染色剂污水有较好的前景[1]。
我国硅藻土主要来自于吉林、云南、四川等地，产量位居世界第四，虽然我国硅藻土产量雄厚，但是其纯度不高，天然硅藻土表面富含多种杂质，使得它的吸附能力大大降低。
因此出现了我国储备含量丰富，但硅藻土行业的发展却还处于资源附加值较低的现状，所以研究硅藻土的改性具有十分重要的意义[2]。
1 实验方案 1.1 实验药品硅藻土 吉林省临江市圣迈硅藻土功能材料有限公司；甲基橙 国药集团化学试剂有限公司；盐酸成都市科隆化学品有限公司；氢氧化钠 国药集团化学试剂有限公司；硫酸 国药集团化学试剂有限公司；溴化十六烷基三甲胺 天津市大茂化学试剂厂；氯化钡 天津市北联精细化学品开发有限公司；硫酸钠广东光华科技股份有限公司。
硅藻土对废水中重金属离子的吸附性能研究
硅藻土对废水中重金属离子的吸附性能研究硅藻土对废水中重金属离子的吸附性能研究摘要：随着工业化进程的加快，废水中重金属离子的排放量不断增加，对环境和人体健康造成了严重影响。
本研究通过实验研究硅藻土对废水中重金属离子的吸附性能，探究了硅藻土吸附剂的最佳制备方法、吸附性能以及影响吸附效果的因素。
实验结果表明，硅藻土对废水中的重金属离子具有较高的吸附能力，吸附剂的制备方法、初始浓度、pH值和接触时间对吸附性能有着显著影响。
1. 引言重金属离子的大量排放对环境和人类健康构成了巨大的威胁。
重金属离子具有难降解、富集于生物体内、易导致生物累积等特点，对环境和生态系统造成严重污染。
因此，研究重金属离子的去除方法和技术具有重要的理论和实际意义。
硅藻土作为一种广泛应用于废水处理的吸附剂，在重金属离子去除方面具有潜力。
2. 实验方法2.1. 实验材料与仪器本实验所用硅藻土样品来源于某采矿工地，实验所需的重金属溶液通过氯化物法配制而成。
实验中使用的仪器包括紫外-可见分光光度计、电子显微镜(TEM)和离子色谱仪(IC)。
2.2. 实验步骤(1) 制备硅藻土吸附剂：将硅藻土经过干燥、粉碎、筛分等处理，然后进行煅烧或酸洗处理，最后得到目标吸附剂。
(2) 吸附剂的表征：利用电子显微镜观察吸附剂的形貌和结构特征，并通过离子色谱仪测定吸附剂的孔隙结构。
(3) 吸附性能实验：将硅藻土吸附剂加入不同浓度的重金属溶液中，调节不同的pH值和接触时间，然后利用紫外-可见分光光度计测定溶液中重金属离子的浓度变化。
3. 实验结果与讨论3.1. 吸附剂的表征电子显微镜观察结果显示，硅藻土吸附剂表面均匀分布着许多小颗粒，形成了较大的孔隙结构。
离子色谱仪测定结果显示，硅藻土吸附剂的孔隙体积较大，有利于重金属离子的吸附。
3.2. 吸附性能实验结果显示，硅藻土对废水中的重金属离子具有较高的吸附性能。
在一定条件下，吸附剂对重金属离子的吸附率可以达到75%以上。
钢渣硅藻土复合吸附材料的制备及其性能表征
钢渣硅藻土复合吸附材料的制备及其性能表征钢渣硅藻土复合吸附材料是通过将硅藻土和钢渣进行混合制备而成的一种新型吸附材料。
该材料不仅具有硅藻土的优良吸附性能，还具有钢渣的高渗透性和较高的强度，因此它可以被广泛用于水处理、废气治理等领域。
本文主要介绍了钢渣硅藻土复合吸附材料的制备及其性能表征。
1. 实验材料本次实验所用材料包括硅藻土、钢渣、氯离子、硝酸铵、铝酸钠和硫酸铝等。
2. 制备方法（1）准备硅藻土：将硅藻土粉末放入烘箱中加热，将其水分除去，然后将其压成小球状。
（2）制备钢渣：将钢渣粉末放入烘箱中加热，然后经过筛分得到粒径为2-3mm的钢渣颗粒。
（3）制备钢渣硅藻土复合吸附材料：将硅藻土小球和钢渣颗粒按照一定比例进行混合，并采用压制成型的方法制备。
（4）处理钢渣硅藻土复合吸附材料：将制备好的复合吸附材料经过焙烧、浸泡、水洗等处理工序，使其达到一定的吸附性能。
3. 性能表征（1）扫描电子显微镜（SEM）：用SEM观察材料表面形貌，并判断吸附物对材料表面的作用。
（2）全波谱荧光光谱仪（XRF）：用XRF对样品的元素成分进行分析和检测。
（3）X射线衍射仪（XRD）：用XRD对材料的结构进行分析和检测。
（4）氯离子吸附实验：将含有一定浓度氯离子的溶液与样品接触，在一定时间后，通过离子色谱仪测量残留的氯离子浓度，从而评估材料的吸附性能。
4. 结论通过实验可得到以下结论：（1）钢渣硅藻土复合吸附材料制备简单、成本低，具有优良的高渗透性和吸附性能。
（2）材料中的主要元素为钙、硅、氧、铁等。
（3）材料的结构主要为硅酸盐、铝硅酸盐等。
（4）材料对氯离子和硝酸铵的吸附能力表现优秀，表明其在水处理、废气治理等领域具有广泛的应用前景。
改性硅藻土颗粒的制备及其吸附研究
实验所 用 硅藻 土为 天然 硅藻 土 ，取 ０．２５ ｍｍ 与 ０．６５ ｍｍ 筛 之 间 的 成 分 。所 用 试 剂 十 二 烷 基 硫 酸 钠 、高岭 土 、碳 酸钠 、可溶 性淀 粉 、亚 甲基蓝 等均 为分 析纯 。 ２．２ 实 验方 法
经 过改 性后 不仅 将硅 藻 土对 印染废 水 的吸 附率提 高 数倍 ＿５ ］，而且 对 比天然 硅 藻土 ，可 以使 用 较少 的量 达 到 同样 的吸 附作用 ，减 少硅 藻土 的使用 量 ，从 而减 少 使用 成本 。因此 ，对 硅 藻 土 的 改性 不 断地 引 起 人 们 的关 注 。但硅 藻 土 通 常 为粉 末 状 态 ，在 吸 附 的过 程 中 ，存 在造 成堵 塞 、固液 分 离 和再 生 困难 等 难题 。 通 过对 硅藻 土粉 末进 行颗 粒化 可 以降低 对硅 藻 土颗 粒 的 回收费 用 、减 少 粉 末 硅 藻 土 随水 流 出而 造 成 的
９
Ｃ。：吸 附前溶 液 中亚 甲基 蓝 的 浓度 （ｍｇ·Ｌ ）；Ｃ ： 孔 隙率 不再 产 生影 响 。因此 ，碳 酸钙 的最 佳 使 用 量 吸 附后 溶 液 中亚 甲基蓝 的浓度 （ｍｇ·Ｌ＿１）；Ｖ：吸 附 确 定为 ２０ ｇ。 溶 液 的体 积 （Ｌ）；ｍ：改性 硅 藻土 颗粒 的质 量 （ｇ）。
８０
７５
７０
图 ２ 致 孔 剂 使 用 量 与 亚 甲基 蓝 吸 附率 的 关 系 图
３．１．３ 焙 烧 温度 的 确 定
焙 烧 温度 对 亚 甲基 蓝 吸附 的影 响如 图 ３所 示 。 在 ６００－９００℃ 范 围内 ，随着焙 烧温度 的增加 改性 硅 藻土颗粒对亚甲基蓝的吸附率不断上升 ，继续增 加 焙 烧温 度到 １０００℃ 时 吸 附率 发 生 明 显 的下 降 。这 是 因为焙 烧 后 的硅 藻 土 比表面 积 随焙 烧 温度 的提 高 增 加［ ，比表 面积 的增 大有 利于 吸 附进 行 ，同时在 温 度 较低 时制 备 的改性 硅 藻 土颗 粒 成 型 效果 不 理 想 ， 经 过振荡 以后 ，颗 粒 出现 破 碎 的现 象 影 响 吸 光度 的 测定 。然而 ，当温 度大 于一 定值 时 ，会 破 坏硅 藻土 的 物理结构，降低比表面积 ，从而使吸附率降低 。因此 在 温度 为 ９００℃ 时制得 的颗 粒 吸 附效 果最 好 。
硅藻土吸附重金属离子cd^2+的动力学研究
硅藻土吸附重金属离子cd^2+的动力学研究下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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高效能力工程硅藻土吸附剂研发及其工艺优化设计
高效能力工程硅藻土吸附剂研发及其工艺优化设计随着人们对环境问题的关注日益加深，高效能力的环境治理技术也越来越受到关注。
其中，硅藻土作为一种天然的环境吸附材料，在空气污染治理和水处理等领域具有广泛的应用前景。
本文将探讨高效能力工程硅藻土吸附剂的研发以及其工艺优化设计。
首先，我们需要明确高效能力工程硅藻土吸附剂的定义和目标。
作为一种环境治理材料，其主要任务是去除污染物，提高水体和空气质量。
因此，高效能力的硅藻土吸附剂应具备以下特点：吸附能力强、选择性好、吸附速度快、容易回收再利用。
根据这些要求，我们可以确定研发和工艺设计的方向。
其次，关于研发方面，我们应从硅藻土材料的改性入手。
目前，许多研究已经证明硅藻土的表面改性可以显著提高其吸附能力。
例如，通过改变硅藻土的孔径和孔结构，可以增加其吸附表面积；通过调控硅藻土表面的功能基团，可以增强其对特定污染物的选择性吸附能力。
因此，在研发过程中，我们可以考虑通过物理、化学或生物方法改性硅藻土，以提高其吸附性能。
此外，材料结构的优化也是研发的重点之一。
硅藻土是一种多孔材料，其孔径和孔结构对其吸附能力有着重要影响。
因此，在工艺优化设计中，我们可以通过控制硅藻土的粒径、孔径以及孔道结构等参数，来调控其吸附性能。
例如，较小的孔径和更多的孔道分支可以增加硅藻土的吸附表面积，提高其吸附能力。
此外，为了提高吸附剂的可持续性和回收利用率，我们还可以考虑吸附剂的再生和循环利用。
例如，通过改变吸附剂的酸碱性或使用可再生的溶液来实现吸附物的脱附，可以实现吸附剂的再生。
此外，设计合适的吸附剂固定装置，可以方便吸附剂的回收利用。
在工艺优化设计中，我们需要综合考虑吸附效果、再生性能和回收利用率等因素，并进行最优化设计。
除了研发和工艺优化设计，高效能力工程硅藻土吸附剂的应用也需要重点关注。
应根据不同的污染物类型和浓度，选择合适的硅藻土吸附剂和最佳的操作条件。
此外，如何与现有的环境治理技术进行有机结合，进一步提高硅藻土吸附剂的效能，也是一个值得研究的方向。
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。
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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
图例
根据以上条件确定吸附的最佳条件（可能和话，设计正交实验来确定）
4、改性硅藻土对染料吸附机理的研究（硅藻土对印染废水的等温吸附模型）取一系列浓度(根据具体情况而定，如：20、40、60、80、100、120、140、160、180、200 mg/L) 的模拟印染废水50 mL，加入适量改性硅藻土，在25 ℃时振荡吸附一定时间后，按前面方法测其吸光度，并计算吸附量，以吸附量Qe( mg/g) 对平衡浓度Ce( mg/L) 做图，得到等温吸附曲线。
列表及作图如下：
表 改性硅藻土对印染废水的平衡吸附量
硅藻土投加量/g
Cr(VI)初始浓度
/(mg/L)
平衡浓度 /(mg/L)
平衡吸附容量 /(mg/g)
. . . . . . . . . . . .
图：改性硅藻土对…染料的吸附等温线
采用 Langmuir 及 Freundlich 吸附模型进行拟合 ①Langmuir 等温吸附模型
q
q
K q
m
e
m
L
e
e
c c +
=
1
或：
q
C
q K q
m
e
m
L
e
1
1
1
1
+
⋅
=
（Langmuir 吸附等温式的拟合式）
②Freundlich 等温吸附模型
K C q F e e n
lg lg 1
lg += (Freundlich 吸附等温式的拟合式)
以lgQ e 对lgc e 作图如下所示：
比较两种等温吸附模型的合理性（一般根据图的线性加以判断）并加以分析。
5、改性硅藻土对染料吸附动力学的研究
通常情况下,吸附动力学可用拟一级速率方程、拟二级速率方程和内扩散速率方程进行拟合。
Lagergren 拟一级速率方程的最常用形式： ln(q e -q t ) = lnq e - k 1t
式中，q t 为 t 时刻的吸附量（mg/g ）；q e 为平衡吸附量（mg/g ）；k 1为准一级反应吸附平衡速率常数（1/min ）。
Lagergren 拟二级速率方程的最常用形式：
q
q k q e
t
t
e
t
+
=
221
或：令H=k 2q e 2，则t/q t = 1/H + t/q e
式中，k 1为准一级反应吸附平衡速率常数（1/min ）。
H 为初始吸附速率[mg/(g ·min)]。
分别作ln(q e -q t ) ~ t 及t/q t ~ t 图，判断吸附过程可用一级还是二级速率方程拟合。