硅藻土的應(yīng)用與發(fā)展蘇嘉勁華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)02級（2）班，510631摘要利用硅藻土的微米級形體、天然納米孔和主要成分為非晶質(zhì)硅藻殼等特殊構(gòu)造與性質(zhì)，開發(fā)多用途的納米材料、微孔材料、改性劑及合成白炭黑等，應(yīng)用于污水處理、環(huán)保建材、無機(jī)分離膜、殺蟲劑、橡膠補(bǔ)強(qiáng)等領(lǐng)域，取得了良好的效果，其應(yīng)用前景十分可觀。關(guān)鍵詞硅藻土微米形體納米孔應(yīng)用進(jìn)展硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，由古代硅藻遺體組成，其化學(xué)成分主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5和有機(jī)質(zhì)。硅藻土的顏色為白色、灰白色、灰色和淺灰褐色等。硅藻土中的硅藻有許多不同的形狀，如圓盤狀、針狀、筒狀、羽狀等。1.硅藻土的新用途硅藻土細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸著力和滲透性強(qiáng)、顆粒細(xì)小。硅藻土的傳統(tǒng)用途為如下幾個方面：①作為保溫材料，硅藻土用于鍋爐、蒸餾器、熱處理爐、干燥器的保溫材料以及輕質(zhì)保溫板、保溫磚、保溫管等；②作為助濾劑，應(yīng)用在啤酒、制藥等行業(yè)中，是著名的啤酒助濾劑③作為功能性填料，加入添加顏料的薄膜中可以起到消光的作用；④硅藻土也是化學(xué)工業(yè)催化劑載體，在制造硫酸中作釩催化劑，精煉石油中能加強(qiáng)石油的氫化作用；⑤是建筑材料中的優(yōu)選輕質(zhì)材料，又是防水防滲的原料之一。⑥高純的硅藻土細(xì)粉加到銀拋光粉中，可作汽車的拋光劑等。隨著科技的發(fā)展和人們對硅藻土從宏觀到微觀認(rèn)識的逐漸深入，發(fā)現(xiàn)硅藻土殼壁上點(diǎn)紋、線紋和助紋都是整齊排列的小孔，線紋小孔的直徑在20～100nm，殼縫為125nm左右。這樣，硅藻土作為天然的有機(jī)孔材料受到了科技工作者的重視，以硅藻土為原料，在此基礎(chǔ)上嘗試開發(fā)其它的納米材料方興未艾。另一方面，硅藻土殼壁主要由非晶質(zhì)二氧化硅（SiO2）組成，以硅藻土為原料，還可以合成橡膠行業(yè)的重要補(bǔ)強(qiáng)劑——白炭黑。硅藻土同其它非金屬礦物一樣，也可以進(jìn)行有機(jī)或無機(jī)改性，使其制品性能更加優(yōu)良。近來，硅藻土在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用也大有進(jìn)展或者用于種子存貯，或者用于牲畜飼養(yǎng)，除蟲殺蟲，效果都頗明顯。2.微孔材料硅藻土的形體尺寸一般為幾個微米到幾十微米，最小只有1μm，而其線紋小孔和殼縫均在納米范疇，是天然的納米材料。利用其天然的微孔及納米縫隙的特性，硅藻土被更多地用于制造微孔材料。2.1多孔道納米沸石在硅藻土的沸石化制備多級孔道結(jié)構(gòu)沸石材料的方法（專利號：CN01126842）中，用層疊層和氣固相轉(zhuǎn)晶技術(shù)沸石化硅藻土制備多級孔道結(jié)構(gòu)。將納米沸石作為吸附沉積液，硅藻土作為基質(zhì)，在靜電引力作用下用層疊層方法將納米沸石組裝到硅藻土上可以在不破壞硅藻土形貌結(jié)構(gòu)的條件下將無定形的二氧化硅轉(zhuǎn)化為沸石，所制得的產(chǎn)品由納米沸石構(gòu)成并且具有豐富的大孔，因此，能夠提供很快的孔內(nèi)擴(kuò)散和高的活性位利用率，可用在制備催化劑、分離材料中，是有廣泛應(yīng)用前景的復(fù)合沸石材料。2.2微孔玻璃微孔玻璃是最近發(fā)展起來的功能性材料，微孔玻璃在生物、化工、醫(yī)藥工業(yè)中可用作載體、分離材料。根據(jù)制法的不同，具有特殊的用途制造這種微孔玻璃最常使用的添加劑就是硅藻土，其原理也是利用了硅藻土納米孔的特性。用硅藻土為主要原料引進(jìn)SiO2及少量Al2O3，并往其中添加其它一些原料配制Na2O-CaO-Al2O3-SiO2玻璃或CaO-Al2O3-B2O3-SiO2料，先作水熱處理，然后熔制成玻璃。熔制溫度比用普通原料低、熔制時間也較短。將制得的玻璃按常法作分相熱處理及酸浸析出即可得到孔徑從微米至納米級的微孔玻璃?？讖酱笮?、孔隙率由原始玻璃組成及分相熱處理?xiàng)l件來調(diào)節(jié)。此項(xiàng)研究已獲專利權(quán)，并推廣生產(chǎn)。2.3環(huán)保陶瓷進(jìn)入21世紀(jì)后，人們越來越重視環(huán)保。這種環(huán)保意識不僅體現(xiàn)在所處的自然環(huán)境方面，對自己生活的居室也是如此。目前，居室環(huán)境并不是安全的。室內(nèi)被甲醛、氨氣充斥已是司空見慣，由此導(dǎo)致人們身心受到傷害也時有發(fā)生。盡量減少居室污染，創(chuàng)造一個綠色安全的居室環(huán)境成為人們追求的目標(biāo)。為了適應(yīng)人們的需求，環(huán)保建材應(yīng)運(yùn)而生。硅藻土由于其特殊的構(gòu)造，使之成為環(huán)保建材的優(yōu)良選材。用硅藻土制成的建筑材料具有超纖維,多孔特性,在濕度大的時候可以吸附空氣中的水分,儲存起來.當(dāng)空氣中的水分減少時,硅藻土壁材就能夠?qū)Υ嬖诔⒓?xì)孔中的水分釋放出來.其次,硅藻土還具有消毒功能,在冰箱中使用,既能去除異味,同時能有效殺滅大腸桿菌等有害細(xì)菌.2.4污水處理劑目前使用的聚合氯化鋁是一種高效污染廢水凈化處理劑，但是生產(chǎn)聚合氯化鋁卻要帶來環(huán)境污染。我國現(xiàn)有近百余家聚合氯化鋁生產(chǎn)廠家，大多為粗放型小規(guī)模的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。工藝技術(shù)落后、高能耗、重污染、低品位是目前我國聚合氯化鋁生產(chǎn)存在的普遍而突出的問題。而王慶中的發(fā)明專利技術(shù)卻不存在這方面的問題，且原料來源廣，凈化效果也非常好，價格低廉。該技術(shù)用提取的高純納米微孔硅藻土作為處理污水的材料，與其相配套的處理工藝技術(shù)，在硅藻土精選過程中，把與硅藻共生的雜質(zhì)分離除去，使硅藻表面本已平衡的電位形成不平衡電位，在水處理時，硅藻精土處理劑被微量加入污水中后，在高速攪拌，或抽吸污水的泵機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)下，瞬間散于水體之中，硅藻表面的不平衡電位能中和懸浮離子的帶電性，凝集成較大的絮花，借重力沉淀至底部，加上硅藻巨大的表面積，巨大的孔體積和較強(qiáng)的吸附力，把細(xì)微和超細(xì)微物質(zhì)吸附到硅藻表面，形成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。當(dāng)沉渣被排放在孔徑0.074mm（200目）篩網(wǎng)上時，沉渣被吸附著留在篩上而水質(zhì)透過硅藻被過濾到篩網(wǎng)之下，排出的水質(zhì)清凈，而沉渣保持在含水58％～62％之間，成餅狀裝袋取走，從而達(dá)到污水處理為清水的目的。1996年以來，不斷被專家所認(rèn)可，市場所接受，業(yè)內(nèi)人士喻之為“國內(nèi)首創(chuàng)，國際領(lǐng)先”。利用該工藝技術(shù)，處理后的水清澈透明，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，對污水中的磷、鋅、鉻、銅等離子去除率高達(dá)99.9%。城市污水噸處理運(yùn)行費(fèi)用（藥劑費(fèi)、人工費(fèi)、電費(fèi)）小于0.266元人民幣；日處理10000m3城市污水的處理廠主體工程占地面積僅為320m2，綠化道路面積為45%時，總占地面積0.067hm2（1畝）；機(jī)械設(shè)備、全自動化控制、全套檢測在線測試；適用于城市、小區(qū)生活、餐飲、醫(yī)院、電鍍、造紙、印染、啤酒、生物、化工、橡膠、垃圾滲透液等污水處理項(xiàng)目，而且無二次污染，硅藻土再生后可循環(huán)使用。2.4殺蟲劑以硅藻土為主要原料，配入其它輔料生產(chǎn)殺蟲劑。硅藻土的殺蟲機(jī)理有兩種途徑：一是以刺殺作用為主。將硅藻土粉碎，適當(dāng)霧化后可成為能刺殺害蟲的針狀顆粒，再摻入糖、玉米淀粉、糊精、蔗糖蜜、大豆粉等作為引誘成分即可。這種硅藻土殺蟲劑能很快引來害蟲，隨后其針狀顆粒刺破害蟲體表，害蟲愈掙扎刺得愈深，結(jié)果導(dǎo)致死亡，其代表性配方為硅藻土66%、玉米淀粉1.5%、糊精1.5%、大豆粉3%、蔗糖蜜28%等構(gòu)成。二是吸收消耗害蟲體液。這種硅藻土殺蟲劑具備較強(qiáng)的吸著性，極易粘附于害蟲體表。刺破進(jìn)入害蟲體內(nèi)，使其水分喪失而死亡。例如，將46g硅藻土、75mL密度為1.383g/mL的硅酸鈉溶液、25mL30%的氟硅酸水溶液，與1500mL水混合，拌勻，再靜置、凝固30min。凝固結(jié)束時添加125mL濃度為10%的氨水。經(jīng)30min后洗滌、過濾、干燥、粉磨、過孔徑0.043mm（325目）篩，篩下物便可用來殺蟲.由硅藻土制取的新型殺蟲劑，可殺滅飛蛾蟲、雜擬谷盜、蚜蟲、甲蟲、跳蚤、虱子、臭蟲蚊子、蒼蠅等多種害蟲，用于防治農(nóng)作物蟲害糧食和種子的貯藏，去除禽畜體表寄生蟲等面，效果十分顯著。3結(jié)語由于硅藻土的特殊微孔構(gòu)造，有別于大多數(shù)的非金屬礦物，其資源量豐富，開采成本合理，因而在納米技術(shù)日趨成熟的前提下，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及民用領(lǐng)域會占有更大的份額，是絕大多數(shù)非金屬礦物無法替代的。我國硅藻土從品種和產(chǎn)品質(zhì)量上均不能滿足市場要求，在許多領(lǐng)域沒有得到充分應(yīng)用。因此，根據(jù)我國硅藻土的特點(diǎn)，借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，提高硅藻土品質(zhì)，開發(fā)硅藻土的新用途將給硅藻土行業(yè)帶來新的機(jī)遇。在化工領(lǐng)域，以硅藻土為原料或基材合成組裝新型多孔材料，開發(fā)新型催化劑，是提高產(chǎn)率和分離效果的必要手段，還需進(jìn)一步加強(qiáng)和探索。由納米、亞微米、微米、毫米孔徑組成的多孔玻璃材料，在醫(yī)療分析、生物工程、石油化工、建筑、軍工等部門應(yīng)用前景良好。隨著生活水平的提高，人們越來越關(guān)心居室環(huán)境，在這一方面硅藻土更是大有可為。從國外的發(fā)展情況來看，利用硅藻土生產(chǎn)的新型瓷磚、陶瓷、涂料、吸附材料及輕型建材日新月異而我國還處于起步階段，其潛在市場是十分巨大的。在環(huán)境污染治理方面，硅藻土成膜應(yīng)用技術(shù)近年來也受到了廣泛關(guān)注，多種硅藻土分離膜相繼開發(fā)，硅藻土凈化處理技術(shù)也日趨完善，現(xiàn)在重要的是將其積極應(yīng)用在環(huán)保中。在農(nóng)業(yè)方面我國在國家“十五”糧食行業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃中明確提出了利用硅藻土防治儲糧蟲害技術(shù)應(yīng)用的開發(fā)。如果在農(nóng)業(yè)上普遍推廣，不僅節(jié)約大量糧食，也為我國水土保持、生態(tài)恢復(fù)和改良起到不可小視的作用。相信在不久的將來，我國的硅藻土應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃郊訉拸V，發(fā)展前景必將更加廣闊。參考文獻(xiàn)1朱訓(xùn)，主編.中國礦情（第3卷非金屬礦產(chǎn)）[M].北京:科學(xué)出版社，19992黃熙懷.硅藻土是一種天然的納米干凝膠粉體，值得很好利用[EB/OL]./html/Dir/2002/06/18/7892002-06-183張莉霞.日本人裝修愛用硅藻土分解細(xì)菌調(diào)節(jié)濕度[EB/OL]./c/2004-07-08shtm，2004-07-084新型硅藻土陶瓷面世具有吸油功能的廚房用瓷磚[EB/OL]./news/2004-11/200411230458.htm，2004-11-265王慶中.納米微孔硅藻精土水處理技術(shù)[EB/OL]./ViewInfo.asp?id=7，2004-06-246孫玉春.硅藻土改性瀝青路面應(yīng)用新技術(shù)取得突破[EB/OL]./gupladaily/2001/02/23/20010223001198-IT.html，2001-02-237高秀香.銀改性硅藻土材料捕集烯烴的研究[J].分析化學(xué)，2003，31（8）8崔天順，吳宏海，王虹.硅藻土合成白炭黑工藝研究[J].非金屬礦，2004，27（6）：34～369趙華文,等.酸處理硅藻士制備活性白炭黑[EB/OL]./refer/final7/final7_chongqing.htm