文档介绍：江苏科技大学
硕士学位论文
硅藻土的硅烷化改性及其对铜离子吸附性能的研究
姓名:刘康康
申请学位级别:硕士
专业:应用化学
指导教师:袁爱华;袁鹏
2011-03-19
摘要

摘要
硅藻土是一种生物成因的无机非金属矿物材料。其表面存在独特大孔结构,
因此被广泛应用于制备助滤剂、吸附剂和载体的材料。然而,对于尺寸较小的重
金属离子等环境污染物,则难以通过硅藻土滤饼层的“筛分”作用将其滤除,加
之硅藻表面羟基多为水分子“屏蔽”,因此,硅藻土在重金属离子的吸附方面并
不具备显著优势。通常需要通过改性处理以提高其重金属离子吸附能力。
本研究尝试通过有机硅烷嫁接的方式对硅藻土表面进行改性,以期制备出具
有高铜离子吸附能力的硅材料。并且探讨了不同温度热处理硅藻土的硅烷化嫁接
改性效果及其对铜离子的吸附能力,系统的研究了不同温度热处理对硅藻土硅烷
化嫁接改性效果的影响,探明了硅藻土硅烷化嫁接所需的最佳预处理温度。
本论文研究工作的主要成果和具体结论如下:
(1)探讨了热处理对硅藻土结构和表面性质的影响
当热处理温度≤1100 oC 时,硅藻质蛋白石的矿物结构不会发生转化。硅藻土
经 800 oC 煅烧后,孔结构开始遭到破坏;硅藻土表面吸附含有大量表面吸附水,
经 600 oC 处理后,物理吸附水基本脱出;经 700 oC 热处理后,氢键结合水脱出。
硅藻质蛋白石的脱羟温度≥700 oC,硅藻土(Dt)表面吸附水和羟基密度分别为
mmol/g 和 mmol/g。
(2)研究了适合硅藻土硅烷化改性的预处理温度
APTES 改性后,硅藻土的晶相结构并未发生变化,APTES 仅在硅藻壳体表
面发生了缩合反应;硅藻土预处理温度对硅烷化嫁接率具有重要的影响。因此
800 oC 是较为理想的预处理温度。
(3)对硅烷化改性硅藻土的 Cu2+吸附能力进行了评估
改性后硅藻土的 Cu2+吸附能力较高,其饱和吸附量为改性前的倍。改
性硅藻土对 Cu2+吸附为化学吸附过程,经 120 min 后即可达到平衡。pH 为 4~7
时,改性硅藻土对 Cu2+的吸附效果最好。
本论文研究工作可为硅藻土在重金属污染物处理、贵金属回收等领域中研究
的深入与应用的拓展提供理论与实验依据。另外,还将有助于提高我。
关键词硅藻土;热处理;硅烷化;表面羟基;吸附;Cu2+

I
Abstract
Abstract
Diatomite, known as anic non-metallic mineral material engendered by
deposition of diatom shell. The primary ponent of diatom shell is a sort
of biogenic amorphous silica. For its unique macroporous structure on the surface,
diatomite is widely used for filter aid, catalytic support and adsorbent. However, due
to the small diameter of environmental pollutants such as heavy metal ions, it is
difficult to filter through the diatom shell besides the silanols on the surface are
mostly “shielded” by water molecules. Therefore, the copper ion adsorption capacity
is not obvious. Accordingly, it is used to improved the adsorption ability of diatom
shell by silylation modification on the surface of diatomite.
In this work, diatomite was modified anosilane-grafted, in order to prepare
silicon materials with high adsorption capacity of copper ion. In addition, the surface
silyla