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食品级硅藻土,硅藻土的应用及研究进展

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 发布时间: 2019-06-18  点击:

食品级硅藻土,硅藻土的应用及研究进展

简单介绍了硅藻土在国内外的应用情况,综述了近年来国内外用硅藻土对聚合物填充改性的方法以及硅藻土作为吸附材料对工业废水中的染料、重金属离子以及非极性芳香烃吸附的研究进展,展望了它在农业、医药、环保、食品、室内装修等领域的应用前景。


1前言

硅藻土是由海河中的单细胞低等水生植物硅藻的遗骸经过几百万年的沉积矿化作用而形成的生物矿物材料。由于其生物成因,具有独特的有序排列的微孔结构、孔隙率高、孔体积大、质量轻、堆积密度小、比表面积大、导热系数低、吸附性强、活性好等优点,并且其分布广泛,价格低,特别是硅藻土颗粒壁壳上的天然的多级有序的微孔结构使其在作为聚合物材料、涂料的填料和增强剂、化工的助滤剂、吸附剂、催化剂载体、表面活性剂以及色谱固定相或载体等方面有很高的应用价值,近年来在声学材料、建筑材料、涂料、保温隔热材料等行业的应用日趋广泛。本文主要对硅藻土在国内外的应用及研究现状及进展进行综述。


2国内外硅藻土产品综合利用现状


2。1助滤剂 

硅藻土产品种类繁多,主要用途之一是生产助滤剂,且品 种最多,用量也最大。用硅藻土粉制品可以滤除液体中的固体颗粒、 悬浮物质、胶体粒子及细菌,起到滤清和净化液体的作用。助滤剂主要应用领域有啤酒、医药(用于抗生素、血浆、维生素、 合成医药、注射液等的过滤)、净水过滤、油脂工业、有机溶液、涂料和染料、肥料、酸类、碱类、调味料、糖类、酒类等。


2.2填料和涂料 

硅藻土广泛用作塑料、橡胶等高聚物基复合材料的填料。其化学组成、晶体结构、粒度、颗粒形状、表面性质等决定其填充性能。现代新型高聚物基复合材料不仅要求非金属矿物填料具有增量和降低材料成本的功效,更重要的是能够改善填充材料的性能或具有补强或增强等功能。


2.3建材和保温绝热材料 

国外的硅藻土建材和保温材料生产国有丹麦、罗马尼亚、俄罗斯、日本、英国等。其制品主要有隔热砖、硅酸钙制品、粉料、 硅钙板、水泥添加剂以及泡沫玻璃、轻质骨料、沥青路面混合料添加剂等。


3硅藻土的研究进展 

近年来在硅藻土改性上已经做了大量的研究,针对不同的 废水有着不同的改性方法。近年来的研究主要有以下几个方向,现将其综述如下。


3.1硅藻土对聚合物的填充改性

这种改性方法主要利用的是聚合物的一些特性,并且用于硅藻土改性的这些聚合物在硅藻土表面吸附得很快。由于聚合物的这些特性,把它接到硅藻土表面来改性硅藻土。


3.1.1硅藻土改性聚苯胺

用硅藻土来对聚苯胺进行改性,得到含有8%聚苯胺的亮黄色粉末。改性后的硅藻土具有一定的传导率,使其具有导电能力,从而增大对污水中杂质的去除率。


3.1.2硅藻土改性聚乙烯亚胺

用聚乙烯亚胺对硅藻土进行改性,并通过实验得出硅藻土上吸附的最佳聚乙烯亚胺浓度及最佳反应条件。研究表明,硅藻土与聚乙烯亚胺之间有很强的静电力,两者很容易结合。改性后的硅藻土在很大pH范围内带正电。并且在研究中可知,用聚乙烯亚胺改性的硅藻土对苯酚有很好的去除能力。


3.1.3硅藻土填充茂金属聚乙烯

将硅藻土和聚乙二醇(PEG)以1:2的质量比制成复合加工助剂(BPA),使硅藻土易于均匀分散在熔体内部。这种复合加工助剂可使溶体在挤出成型时,既产生一定的壁面滑移,又诱发出了较强的内部滑移,从而很好地改善了熔体的流动性能,同时对鲨鱼皮型熔体破裂也具有一定的改善效果,并且还能明显降低茂金属的熔体粘度,改善其加工性能。


3.1.4硅藻土改性聚甲醛

用DSC法研究了硅藻土成核改性聚甲醛的等温结晶行为。结果表明,成核剂硅藻土的加入,降低了POM的半结晶时间和POM球晶径向生长的单位面积的界面活化能,使POM的结晶速率大大加快,从而使球晶明显细化,有利于POM的精密成型。


3.1.5硅藻土填充超高分子量聚乙烯

超高分子量聚乙烯UHMWPE是一种性能优良的热塑性工程塑料,具有极高的耐磨性、耐冲击性,很低的摩擦因数和优异的自润滑性,但其存在表面硬度和热变形温度低,抗弯强度及蠕变性能较差等缺点。利用聚合填充工艺对填料进行处理,使其粒子表面形成活性中心,让乙烯、丙烯等烯烃类单体在填料粒子表面聚合,形成紧密包裹粒子的树脂,最后就可得到具有独特性能的复合材料。


3.1.6硅藻土改性的沥清

硅藻土改性的沥清所铺建的公路不仅耐磨擦而且抗冲击力强,而且有高的抗温差性能,大大提高了公路的使用寿命。刘大梁等对硅藻土改性的沥青混合料进行了一系列实验,结果表明改性后的沥青的高温性能得到一定改善,并应用于路面大修工程,取得了一定成果。


3。2藻土吸附性能的研究

3.2.1硅藻土对染料废水的吸附研究


纺织印染行业每年产生大量的染料废水,这些废水降低了光的透射性、

大大抑制了植物的光合作用。染料废水的去除近年来已经引起了广泛的关注。由于硅藻土良好的吸附性能,近年来已经开始用硅藻土来研究染料废水的处理。研究表明,硅藻土的吸附性质与其结构、孔分布、表面F电位、IEP值及pH有关,在pH为13时,吸附量均达最大,吸附等温线均符Freundlich吸附等温式。彭书传研究了活化后的硅藻土配制成的复合净水剂,处理印染废水,此法具有脱色效果好、COD去除率高等特点、且费用低廉、不产生二次污染。经活化的硅藻土处理的印染废水可达到国家排放标准,处理效果优于其他常用的絮凝剂。


3.2.2硅藻土对含重金属废水的吸附研究

由于硅藻土良好的吸附特性,近年来硅藻土及改性硅藻土也被广泛用在重金属污染物处理的试验性研究上。研究发现用硅藻土做吸附剂可使废水中镉的含量低于国家排放标准,硅藻土对Cd2+的吸附符合Freundlich吸附等温式。处理废水后的硅藻土可以再生。通过硅藻土对废水中汞的吸附能力和影响吸附条件的研究。研究表明硅藻土对废水中的汞反应6小时后即可达平衡,去除效率达90%,并且随着温度的升高,吸附率呈下降趋势。处理废水后的硅藻土可以再生。


3.2.3硅藻土对含非极性芳香烃废水的吸附研究

工业污水中非极性芳香烃是一类极具污染性的污染物,此类污染物的去除也引起了人们的广泛重视。近年来人们已经开始研究用硅藻土及改性的硅藻土来去除此类污染物。通过研究了不同链长度、不同官能团的氯代硅烷来改性的硅藻土的特性,并研究了其对非极性芳香烃的吸附特性。研究表明对非极性芳香烃的吸附量不仅与TOC有关,还与氯硅烷上接的有机官能团有关。用联苯二氯硅烷去除污水中的甲苯、邻二甲苯、萘的效果最好,去除率分别为71%、60%、30%。改性硅藻土对非极性芳香烃的吸附符合Freundlich吸附等温式。


4展望 

我国硅藻土从品种和产品质量上均不能满足市场要求,在 许多领域没有得到充分应用。因此,根据我国硅藻土的特点,借鉴国外的先进技术,提高硅藻土品质,开发硅藻土的新用途将给硅藻土行业带来新的机遇。在环保建材方面,利用硅藻土生产的新型瓷砖、陶瓷、涂料、吸附材料及轻型建材日新月异,而我国还处于起步阶段,其潜在市场是十分巨大的。在环境污染治理方面,硅藻土成膜应用技术近年来也受到了广泛关注,多种硅藻土分离膜相继开发,硅藻土净化处理技术也日趋完善,现在重要的是将其积极应用在环保中。在农业方面,我国在国家 “十五”粮食行业科技发展规划中,明确提出了利用硅藻土防治储粮虫害技术应用的开发。如果在农业上普遍推广,不仅节约大量粮食,也为我国水土保持、生态恢复和改良起到不可小视的作用。相信在不久的将来,我国的硅藻土应用领域将越加宽广,发展前景必将更加广阔。


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