硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成。其化学成分以SiO2为主，可用SiO2·nH2O表示，矿物成分为蛋白石及其变种。硅藻壳体有大量微孔，孔隙度达65%～92%,其微孔含量是木炭5000～6000倍，吸附性能超强。我国硅藻土主要集中在华东及东北地区[1]。浙江嵊州有大型的硅藻土矿床，硅藻土资源十分丰富，但其SiO2 含量较低，仅64.80%，是一种黏土质的硅藻土[2]。国内硅藻土主要用于助滤剂、保温材料、生态建材、吸附剂及载体材料、水处理剂等环境治理材料及各类填料等[3-5]。

由表5可知，在菜籽油、花生油、茶籽油、亚麻籽油及芝麻油当中掺入 5%餐厨废弃油脂，都能检出餐厨废弃油脂的标志物，即黄豆苷元和染料木素，确证性地鉴别餐厨废弃油脂的掺伪行为，为打击废弃油脂掺伪现象提供一种检测手段。

坡缕石（又称凹凸棒石）是一种含水的2:1型层链状镁质铝硅酸盐黏土矿物[6]，具有天然的纳米孔隙结构，被世界公认为稀缺性黏土矿物。它因具有独特的层链状晶体结构特征而显示出质轻、吸附性能强、耐高温、化学性能稳定等多种优良的物理化学性能而具有较高的应用价值，被称为“千种用土，万土之王”[7]。 坡缕石强的吸附性表现在它既能吸附重金属离子和大分子、极性有机分子，还可吸附润滑油脂、醇、醛、芳香烃链等大分子或微菌、霉块等有机物,目前广泛应用于石油、化工、环保等行业广泛应用 [8-12]。我国坡缕石资源丰富，储量居世界首位，仅在甘肃靖远和会宁两地发现的坡缕石矿，探明储量达11亿t，占世界的4/5[13]。此外江苏、安徽、青海、贵州、四川、云南等地也都有储量丰富的坡缕石资源[14]。

印染废水中的染料对环境安全及人体健康有较大的影响，同时废水中染料会影响水体自净，影响水体中微生物及鱼类的安全，危害生态环境。因此，处理废水中的有毒物的研究一直受到大量关注[15-18]。本文主要基于硅藻土和坡缕石黏土共同的强吸附性，研究球磨混合作用对硅藻土/坡缕石混合体系的吸附性能的影响，以探讨将二者混合使用作为吸附材料等可行性。

1 试验原料、设备及方法

1.1 试验原料及设备

研究用的坡缕石黏土来自甘肃靖远，块状；硅藻土来自浙江省嵊州市，粗颗粒状。硅藻土主要化学成分为：SiO2 64.80%、Al2O3 16.40%、Fe2O3 2.91%、CaO 0.33%、MgO 0.15% 烧失量 11.6%[2] 坡缕石的主要化学组成为：Na2O 1.41%、MgO 2.98%、Al2O3 18.99%、SiO2 62.55%、K2O 4.15%、CaO 0.12%、TiO2 0.71%、MnO 0.06%、Fe2O3 5.95% [9]。化学组成显示试验用的坡缕石黏土和硅藻土中的主要成分SiO2和Al2O3含量非常接近。

在单因素试验结果的基础上，以矿物用量、矿物配比、球磨混合时间和吸附时间为考察因素，进行三因素三水平和四因素三水平（球磨混合）的正交试验。正交试验因素与水平分别见表1。

1.2 试验方法

球磨混合试验中设置行星球磨机转速200 r/min，球料比为4。

  

图1 亚甲基蓝的吸光度-浓度标准曲线Fig . 1 Standard curve of absorbance and concentration of methylene blue

对硅藻土和坡缕石黏土分别进行矿物用量与吸附时间的试验。图2为吸附时间10 min时，矿物用量与脱色效果的变化曲线。从图2可以看出坡缕石的吸附性相对比较稳定，随着用量增加，脱色效果逐渐提高；硅藻土的脱色效果在开始随用量增加缓慢上升，但在用量超过一定值（0.6 g）时，脱色率突然快速上升。图3为矿物用量为0.7 g时，吸附时间对矿物吸附效果的影响。从图可以看出坡缕石和硅藻土的脱色率均随着吸附时间的加长而呈现上升趋势，但是坡缕石的变化程度较缓慢平稳，硅藻土的脱色率上升趋势较快。从图2和图3总体可以看出，硅藻土的吸附性能略优于坡缕石。

式中:Pi=(αi+11-αi1,αi+12-αi2,αi+13-αi3,…,αi+125-αi25)。

 

式中：C0为吸附前亚甲基蓝的初始浓度；C为吸附后的亚甲基蓝溶液的浓度。

混合臂高空作业车在高空作业中应用领域广泛，如建筑工地、消防、维修等工况复杂的场合，而混合臂高空作业车工作斗的调平技术至关重要，其工作臂较长，响应性较差，在举升过程中易发生抖动，造成工作人员在高空作业时不安全。因此，研究混合臂高空作业车工作斗调平至关重要。石家庄铁道大学的高兰用PLC控制调平油缸，设计了模糊PID控制系统；长安大学的雷晓顺等人针对阀控液压马达系统设计了模糊控制系统[1-2]。上述研究为混合臂高空作业车工作斗调平提供了理论依据，也为模糊PID控制系统提供了新思路。

1.3 试验步骤

1.3.1 原矿吸附的单因素试验

用1000 mL容量瓶配制16mg/L亚甲基蓝溶液，并分配至每烧杯50 mL。分别向各烧杯中投入不同质量准确称量的0.074 mm下的硅藻土、坡缕石试样，在磁力搅拌器上常温搅拌吸附10 min。搅拌结束后，对溶液进行离心分离后取上层清液，用紫外分光光度计在665 nm波长下，以蒸馏水为参比，测出溶液的吸光度，并计算出脱色率[18]。

以脱色率最高硅藻土用量，分别设置磁力搅拌时间20 min、30 min、40 min、50 min，重复上述步骤，得到脱色率较好的矿物用量和搅拌吸附时间。

分别按照硅藻土/坡缕石配比为8:2、6:4、5:5、4:6、2:8称取原矿试样，按照普通混合和球磨混合（球磨混合时间分别为5 min、10 min、15 min、20 min、25 min），按照上述步骤进行试验，得到脱色率较好的矿物配比和球磨混合时间。

（1）结合紧急的事件，促使措施的优化制定。如果有明显证据证明食品风险，并且其风险与环境、动物以及人类之间存在关系，该风险的识别工作将引起更多重视。在这种情况下，委员会需要结合实际，立刻停止该产品的流通、使用和进口。

使用紫外分光光度计，设定测定波长为665 nm，测定不同标准浓度亚甲基蓝的吸光度，绘制亚甲基蓝浓度-吸光度标准曲线，并拟出标准曲线方程，见图1。

图7为混合矿物用量为0.7 g，球磨混合及吸附时间均为20 min时，混合矿物中矿物配比与脱色率的变化曲线。从图7可以看出，混合矿物在二者的比例为1:1时，脱色率达最大值，脱色效果最好。这可能是因为本试验所采用的硅藻土和坡缕石的主要化学组成基本接近，虽然总体上硅藻土的吸附性能强于坡缕石，但是由于二者颗粒表面结构及内部孔隙结构存在差异，随着硅藻土含量的减小和坡缕石含量的增加，球磨混合作用对硅藻土和坡缕石的表面结构具有强化作用，二者在使用过程中会产生一定的协同作用，从而使得混合矿物的脱色效果呈现上升趋势。随着硅藻土含量的进一步增加，球磨混合产生的作用愈加不明显，并且较大的坡缕石配比最终使得混合矿物的吸附效果变差，脱色率降低。

试验用的主要设备主要有：PEX100100型实验室颚式破碎机；QM-3SP4型行星球磨机；TD5A-WS型离心机；HJ-4型磁力搅拌器；TDL-1850S型紫外-分光光度计；FA1104型电子分析天平；其余均为实验室常规化玻仪器。

决赛分三个环节，分别是团队必答题、团队抢答题和团队风险题。经过一轮轮的比拼，最后东华大学夺得桂冠，荣获一等奖；上海海关学院、上海师范大学获得二等奖；上海交通大学、上海交通职业技术学院、上海第二工业大学获得三等奖，其他参赛队伍获得优秀奖。

 

表1 正交试验因素与水平设计Table 1 Factors and levels of orthogonal design

  

水平 A B C D矿物用量/g球磨时间/min 配比 吸附时间/min 1 0.6 18 4∶6 40 2 0.7 20 5∶5 50 3 0.8 22 6∶4 60

2 结果与讨论

2.1 单一矿物的用量及吸附时间对吸附性能的影响

将吸附试样对固定浓度的亚甲基蓝溶液进行吸附试验，采用紫外-可见分光光度计测定吸附后溶液的吸光度，将试验测得的吸光度与亚甲基蓝的吸附标准曲线进行比对，可得吸附后溶液中亚甲基蓝的浓度数值，依据（式1）计算硅藻土对亚甲基蓝溶液的脱色率。采用脱色率表征硅藻土的吸附效果。

对比图2和图4、图3和图6可以发现，硅藻土/坡缕石球磨混合矿物比单一矿物对亚甲基蓝的吸附效果均有所提升，这说明藻土和坡缕石各自的独特结构在对亚甲基蓝的吸附效果具有协同互补作用，将二者混合共同用作吸附材料具有一定理论意义。

  

图2 矿物用量与脱色率变化曲线Fig . 2 Curve of methylene blue decolorization rate with changes of mineral amount

  

图3 吸附时间与脱色率变化曲线Fig. 3 Curve of methylene blue decolorization rate with changes of adsorption time

2.2 硅藻土/坡缕石混合矿物的吸附吸附性能研究

图4为硅藻土/坡缕石配比为5:5（1:1），球磨混合5 min，吸附时间为10 min时，混合矿物用量对吸附效果的影响。由图4可以看出，球磨混合5 min对混合矿物的吸附效果基本没有作用；混合矿物对亚甲基蓝溶液的脱色率变化随着混合体系用量的增加总体呈现逐渐上升的趋势。

  

图4 混合矿物用量对吸附效果的影响Fig . 4 Inf l uence of mixed mineral amount on methylene blue adsorption effect

  

图5 球磨混合时间对吸附效果的影响Fig . 5 Inf l uence of ball milling mixing time on methylene blue adsorption effect

图5为硅藻土/坡缕石配比5:5（1:1），0.7 g混合矿物进行吸附20 min时，球磨混合时间与脱色效果的变化曲线。图中脱色率随球磨时间继续增加出现下降趋势的原因是球磨作用在开始时可以使矿物颗粒不断细化，表面结构发生改变，表面能增加，表面吸附活性提高；但是球磨时间过长又会使得混合矿物粉体过细，过大的表面能会引起矿物粉体的重新团聚，使颗粒变粗，比表面积减小，吸附能力降低。

图6为硅藻土/坡缕石配比为5:5（1:1），混合矿物用量为0.7 g，球磨混合20 min时，混合矿物吸附时间与脱色率变化曲线。图中结果表明，开始时亚甲基蓝会不断地吸附在混合矿物颗粒表面，直至达到表面饱和单分子吸附，此时颗粒表面不再进行吸附，脱色率暂时保持不变；随着颗粒表面吸附的亚甲基蓝分子不断向硅藻土和坡缕石内部的孔隙进行扩散迁移，表面吸附饱和度减小，又开始发生吸附，直到最后吸附达到基本平衡。

以上示例中可以看出，模糊限制语的使用，使得灾难新闻记者可以利用权威和可靠信息来源支持新闻的可信度，从而降低报道者对消息的责任。产生这一现象的原因是由于灾难新闻一般具有悲剧性和灾难性，因此灾难新闻的报道要真实可靠，如果报道失实，公众的内心评价很难恢复，难免造成公众和媒体的对立，从而失去对新闻媒体的信任。因此合理采用模糊限制语，可以提高新闻报道的客观性，又可以避免承担不必要的责任。

阀门出厂前的开关时间均能达到小于10 s的要求，是厂家在受限条件下得到的数据。若在现场模拟厂家的受限条件，令L1=5 m，L2=10 m，Z=2 m，按2.1节的计算方法，阀门开关时间为9.6 s。因此，在与厂家签技术协议时，务必要求厂家按阀门的实际布置以及环境温度的变化调整相关参数，并出具阀门开关时间计算书，以确保出厂的产品能在一个很宽的范围内满足开关时间的要求。

（2）控制重金属污染的原理。土壤溶液中的重金属离子毒性由于Ca2+的存在而趋于缓和，这种作用称为离子拮抗。Ca2+的存在能显著地降低植物对重金属的吸收。添加石灰除了具有中和酸性的作用以外，还能够显著降低废弃矿业地的重金属毒性。磷酸盐能够与各类重金属离子形成难溶的磷酸盐沉淀，从而降低重金属毒性，避免对植物生长造成影响。适当添加一些无机肥料尤其是磷肥来降低重金属毒性。

  

图6 吸附时间对吸附效果的影响Fig .6 Influence of adsorption time on methylene blue adsorption effect

  

图7 矿物配比对吸附效果的影响Fig . 7 Inf l uence of mineral ratio on methylene blue adsorption effect

1.3.2 正交试验

以上试验结果表明，硅藻土的吸附性较坡缕石好；比较硅藻土/坡缕石配比5:5（1:1）、0.7 g球磨20 min和不球磨的混合矿物对亚甲基蓝溶液进行吸附20 min的脱色率结果，可以得出球磨混合的硅藻土/坡缕石脱色效果有所提高，但平均也仅提高1～2个百分点，表明球磨混合作用可使藻土/坡缕石混合矿物的吸附性能有一定的提高，但是作用不太明显。

2.3 硅藻土/坡缕石混合矿物吸附的正交试验

在单因素试验结果的基础上，按照表1中的因素和水平对坡缕石/硅藻土混合体系吸附亚甲基蓝溶液进行正交试验，进一步对吸附条件进行优化。正交试验结果与极差分析结果见表2。

从表2中可以看出，经球磨混合后，混合矿物对亚甲基蓝的最大脱色率可达91.6%，最差吸附效果对应脱色率为83.5%。按照极差R的大小可知，对硅藻土/坡缕石吸附效果影响最大的因素是吸附时间，其次是硅藻土/坡缕石用量，然后是球磨混合时间，硅藻土/坡缕石的配比对吸附效果的影响最小。

 

表2 混合矿物吸附效果正交试验结果Table 2 Orthogonal test results for adsorption effect

  

序号 A B C D 脱色率1 1 1 1 1 89.10 2 1 2 2 2 83.50 3 1 3 3 3 83.90 4 2 1 2 3 87.10 5 2 2 3 1 91.60 6 2 3 1 2 86.40 7 3 1 3 2 86.30 8 3 2 1 3 84.70 9 3 3 2 1 90.00 K1 256.50 262.60 260.20 270.70 K2 265.10 259.70 260.60 256.10 K3 261.00 260.20 261.70 255.70 k1 85.49 87.53 86.73 90.24 k2 88.36 86.57 86.87 85.38 k3 87.00 86.74 87.25 85.22极差R 2.87 0.97 0.52 5.02因素顺序 D ＞ A ＞ B ＞ C最佳因素 A2 B1 C3 D1最佳组合 A2B1C3D1

根据K值计算结果得出的优化吸附条件参数为：硅藻土/坡缕石用量为0.7 g，球磨混合时间为18 min，硅藻土/坡缕石配比为6:4，吸附时间为40 min。此条件下，吸附效果最好，脱色率可达92%。

3 结 论

（1）硅藻土较坡缕石吸附性能好，球磨混合作用对硅藻土/坡缕石混合矿物的吸附性能有一定提高，但是作用不大；球磨混合矿物的吸附效果较单独的硅藻土、坡缕石好，表明二者在吸附过程中会产生一定的协同作用。

（2）硅藻土/坡缕石混合矿物的用量、球磨混合时间、矿物配比及吸附时间均对混合矿物的吸附效果产生影响，其中吸附时间对吸附效果的影响最大，硅藻土/坡缕石的配比对吸附效果的影响最小。

（3） 试验结果表明，在硅藻土/坡缕石用量为0.7 g，球磨混合时间为18 min，硅藻土/坡缕石配比为6:4，吸附时间为40 min的条件下，吸附效果最好，脱色率可达92%。

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