石英砂濾料干法表面改性與除油性能研究

石英砂濾料干法表面改性與除油性能研究

摘要：石英砂是一種常用的濾料，廣泛應(yīng)用于水處理和工業(yè)領(lǐng)域。然而，石英砂濾料在長期使用中容易被油污染，影響其除油性能。為了提高石英砂濾料的除油性能，本研究通過干法表面改性方法對(duì)其進(jìn)行處理，并測(cè)試其除油效果。結(jié)果表明，石英砂濾料經(jīng)過表面改性后，在除油方面具有顯著的提高。

1.引言

石英砂作為一種常用的濾料材料，被廣泛應(yīng)用于水處理和工業(yè)領(lǐng)域。它具有孔隙率高、比表面積大、強(qiáng)度高等特點(diǎn)，在濾池中可以有效地去除懸浮物、顆粒物和有機(jī)物。然而，在長時(shí)間使用過程中，石英砂濾料容易被油污染，這會(huì)導(dǎo)致其除油效果下降，降低水處理的效率。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1材料與儀器

本實(shí)驗(yàn)所使用的石英砂濾料為工業(yè)級(jí)石英砂，其粒徑分布范圍為0.3-0.8mm。實(shí)驗(yàn)中使用的除油液為柴油，其濃度為500mg/L。實(shí)驗(yàn)所需儀器包括掃描電子顯微鏡(SEM)、比表面積儀、傅里葉紅外光譜儀(FTIR)等。

2.2表面改性方法

本研究采用干法表面改性方法對(duì)石英砂濾料進(jìn)行處理。具體步驟如下：

1）將石英砂濾料置于干燥箱中，在120℃下加熱2小時(shí)，使其表面干燥。

2）將表面干燥的石英砂濾料與改性劑（如硅烷偶聯(lián)劑）充分混合攪拌，使其均勻覆蓋在石英砂濾料表面。

3）將改性后的石英砂濾料重新放入干燥箱中，在120℃下加熱4小時(shí)，使改性劑固化在石英砂濾料表面。

2.3除油性能測(cè)試

通過實(shí)驗(yàn)室模擬的濾池裝置，將經(jīng)過表面改性的石英砂濾料與含有柴油的水進(jìn)行接觸，觀察其除油效果。實(shí)驗(yàn)設(shè)置多組對(duì)照組，以比較不同改性劑和處理時(shí)間對(duì)除油性能的影響。

3.結(jié)果與討論

3.1表面改性結(jié)果

經(jīng)過SEM觀察和比表面積測(cè)試，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過表面改性后的石英砂濾料表面變得更加光滑，比表面積增大。FTIR測(cè)試結(jié)果顯示，經(jīng)過表面改性后與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)生成了化學(xué)鍵，表面具有了較好的親水性。

3.2除油性能結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)過表面改性的石英砂濾料對(duì)含有柴油的水具有較好的除油效果。除油率和去除率明顯高于未經(jīng)改性的石英砂濾料。同時(shí)，不同改性劑和處理時(shí)間對(duì)除油性能也有一定的影響，其中某些改性劑和較長的固化時(shí)間能夠進(jìn)一步提高除油效果。

4.結(jié)論

通過干法表面改性方法，可以有效提高石英砂濾料的除油性能。經(jīng)過表面改性的石英砂濾料表面更加光滑且具有較好的親水性，能夠有效吸附和去除水中的油污染物。然而，不同的改性劑和處理時(shí)間對(duì)除油性能的影響不同，需要進(jìn)一步研究優(yōu)化改性條件，以獲得更高的除油效果。

5.通過干法表面改性方法，成功地改善了石英砂濾料的除油性能。經(jīng)過表面改性后的石英砂濾料表面變得更加光滑，比表面積增大，具有較好的親水性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過表面改性的石英砂濾料對(duì)含有柴油的水有較好的除油效果，除油率和去除率明顯提高。不同的改性劑和處理時(shí)間對(duì)除油性能也有一定的影響，某些改性劑和較長的固化時(shí)間可以進(jìn)一步提