无机粘土矿物在自然界储量丰富，有着复杂、可控、可有效改造的结构特征和相应的物化特性，具有环境修复，环境净化和环境替代等功能，作为吸附剂在废水处理中有着独特的作用。目前这类吸附剂尚处于试验研究阶段，人们研究的粘土矿物类吸附剂主要有膨润土、沸石、硅藻土、高岭土、海泡石等。其中，硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要的化学成分是SiO2。硅藻土轻质多孔，比表面积大，是热、电、声的不良导体，熔点及化学稳定性高，通常其颗粒表面带有电荷，因此可用于吸附各种金属离子、有机化合物及高分子聚合物等；
另一方面，硅藻土资源丰富，价格仅为活性炭的1/20，使得它有可能成为一种高效廉价的吸附剂。然而，天然硅藻土矿物原料的吸附性能较差，不能有效去除印染废水中的染料，因此，需要通过改性来进一步提高它的染料吸附性能。那么依据硅藻土表面孔径可控、可有效改造的结构特征，以及利用硅藻土的大比表面积所具有的吸附作用，发挥两者的协同效应，对染料进行有效吸附，从而制备出有效廉价的染料吸附剂。这对于充分利用硅藻土丰富资源、提高染料废水处理效率、降低染料废水处理成本具有实用价值。
固体表面的分子或原子因受力不均而具有剩余表面能，某些物质碰撞到固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上，这就是吸附(adsorption)。通常称固体材料为吸附剂
(adsorbent)，被吸附的物质为吸附质(adsorbate)。几乎所有的吸附都是一种界面(interface)/表面(surface)现象。图1显示了这种界面的复杂性。这种氧化物-水相界面的重要特征中包括了双电层(Electric Double Layer)以及离子吸附(Adsorptionof ions)作用，这说明体系的pH值会对它的吸附过程产生较大的影响。
1硅藻土界面作用机理
硅藻土的功能性应用中大量涉及界面反应，但目前该领域的研究并不是很多，硅藻土作为载体，催化剂活性组分的界面作用，以及吸附重要无机离子和有机化合物的研究有待开展。以下介绍几种硅藻土界面吸附作用时所涉及的以下物理化学理论基础。
.png)
1.1表面电荷
颗粒表面电荷可分为三类：永久结构电荷(σs)、配位表面电荷(σo)和离解表面电荷(σd)，σ为表面电荷密度(C/m2)。永久结构电荷源于矿物或粘土中的晶格取代或晶格缺失，如在成矿时A13+的位置被Mg2+或Ca2+所取代，从而表面带负电；配位表面电荷与决定电位离子和颗粒表面官能团之间的反应相关，H+和OH-是最基本的决定电位离子，此外还有其它能与表面官能团发生配位反应的专性吸附离子，因此配位表面电荷可分成两部分：由表面羟基质子转移形成的质子表面电荷(σH)和由专性吸附离子形成的配位络合物表面电荷(σCC)，即：.png){kind=small}
离解表面电荷源于自身的解离，颗粒表面具有酸性基团，解离后表面带负电，颗粒表面具有碱性基团，解离后带正电。在一定条件下，当颗粒表面电荷为零时，这时体系的pH值称为零电荷点pHpzc或pHzpc[1]。
1.2双电层结构与ξ电位
如图1所示，水相中的阳离子受到了一个带负电矿物表面所产生的电场的吸引，由于这些阳离子存在着热运动，具有与周围介质浓度达到一致的趋势。在这两种作用的影响下，阳离子在负电荷界面周围分布形成一个梯度，这个由反号离子组成的层状结构被称为sterm层;阳离浓度由于Sterm层的排斥作用逐渐递减，直到大于某一距离时与水相（Bulk water）中阳离子的浓度相同，这种动态平衡形成了反号离子的扩散层(Diffuse layer);紧紧束缚在界面周围的Sterm层与扩散层组成图1中双电层（EDL)。当在电场作用下，固液之间发生电动现象时，移动的切动面所对应的电势称为ξ电位(Zetapotential)。对不同pH条件下测定的ξ电位作图，可以得到等电点，即ξ电位为零时所对应的pH值为该颗粒的等电点pHlep，它表明在这种条件下颗粒无离解反离子电荷。在除H+和OH-外，没有其它特性吸附离子时，pHIEP=pHPZC。
1.3表面悬键
表面是凝聚态物质的外部边界，当它与其它介质接触时，被称为界面。在块体重，由于成键轨道被电子所充满和反键轨道被置空，矿物晶体处于稳定状态。而处于表面的原子，由于点阵平面被突然截断，会产生过量电荷，称之为表面悬键。悬键组成矿物表面高能态，要求表面原子结构重组，或吸附外来分子或离子以降低表面能。因此，矿物表面不但在结构上会与体相不同，而且具有自发吸附外来分子或离子的能力，这就是表面吸附的本质[2]。
1.4表面羟基作用
当氧化物矿物与水接触时，会发生表面羟基化。如石英表面：
[1][2]下一页>>
相关信息 
推荐企业 推荐企业
推荐企业
您所在的位置：
