利用石棉尾矿制备多孔氧化硅及其性能研究.docx

利用石棉尾矿制备多孔氧化硅及其性能研究
 
 
 
 
 
   
 
 
 
郭鹏程　刘瑩　屈国雄　王宇航　王宇航　徐文博　罗清威
摘 要：多孔氧化硅是一维纳米材料，在国民经济及高科技领域具米至数厘米不等，通过过筛、球磨、干燥等前期处理后对石棉尾矿粉进行元素分析，分析结果如表1所示。从表1可知，石棉尾矿中的主要有价元素为Si，Mg，Ni和Fe，其中Si的含量最高。故利用石棉尾矿作为制备多孔氧化硅的原料是可以满足要求的。
表1 石棉尾矿有价元素
多孔氧化硅的制备
采用NH4HSO4为活化剂，按矿粉与活化剂（NH4HSO4）质量比1：，混合均匀后放入刚玉坩埚，500℃，反应结束后随炉冷却。冷却后的焙烧产物加入适量去离子水，。将配置好的溶液经抽滤瓶过滤。将抽滤后的固体经烘箱干燥，制得多孔氧化硅。
2 结果与讨论
多孔氧化硅性能表征
图1是经过焙烧活化、过滤分离后的多孔氧化硅样品物相分析结果，图中仅出现了SiO2衍射峰，无其他杂相和中间产物的衍射峰出现。说明混合焙烧法制备的多孔SiO2材料纯度较高，结晶性较好。
图2是混合焙烧法制备的多孔氧化硅样品的表面形貌。由图可知，采用以石棉尾矿为原料所制备的多孔氧化硅颗粒大小很均匀，存在较多孔洞，初步认为实验所制得的多孔氧化硅材料具有较好的吸附性能。
多孔氧化硅吸附性能分析
罗丹明B是造纸印刷，纺织印染，皮革和油漆等行业排放的具有致癌性的有毒污染染料之一[13]。去除罗丹明B等染料的常用方法有化学氧化法、微生物降解法、离子交换法和吸附法等，其中吸附法是处理有机废水最有效的方法之一[14]。实验首先配制了不同浓度的罗丹明B模拟废水，在不同的pH环境下，以混合焙烧法制得的多孔氧化硅对其进行吸附，采用紫外可见分光光度计分析其吸附性能。
模拟废水浓度对多孔氧化硅吸附性能的影响
工业生产中不同行业排放的废水中有机污染物浓度必然不相同，实验研究了不同浓度下多孔氧化硅对模拟废水中罗丹明B的吸附性能的影响，结果如图3所示。
由图3可知，在C罗丹明B≤25mg/L时，随浓度的增加，吸附率逐渐增高，25mg/L时达到最高吸附率47%，在浓度为25-50mg/L时，随浓度增加，吸附率保持不变。这说明，在罗丹明B的浓度达到25mg/L时，多孔氧化硅对其吸附效果达到最佳。在浓度大于
25mg/L之后，多孔氧化硅对罗丹明B的吸附效率影响不大。
pH值对多孔氧化硅吸附性能的影响
在工业生产中各企业排放的有机废水pH值存在较大的差异，故实验分析了C罗丹明B= 25mg/L时不同pH环境下多孔氧化硅对模拟有机废水中罗丹明B的吸附性能，结果如图4所示。
由图4可知，在C罗丹明B=25mg/L、pH≤8时，随pH的增加，吸附率逐渐增高，pH=8时达到最高吸附率61%，在pH为8-10时，随pH的增加吸附率逐渐减小。与不同浓度下其吸附性能相比，多孔氧化硅对罗丹明B的吸附性能由47%提高到61%，这说明在偏碱性的环境下，多孔氧化硅对有机废水中罗丹明B的吸附效果较好，碱性环境有利于提高其吸附性能。
吸附时间对多孔二氧化硅吸附性能的