硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩, 主要由硅藻及一部分放射虫的硅质遗骸所组成。其化学成分主要是SiO₂ , 含有少量的Al₂O₃ 、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、P₂O₅和有机质。硅藻土的颜色为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等。硅藻是一种单细胞藻类, 其矿物成分为非晶态的蛋白石- 硅藻蛋白石。
    硅藻土是海洋或湖泊中生长的硅藻类残骸在水底沉积, 经自然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物, 硅藻土的颗粒孔结构与硅藻密切相关。硅藻壳种类繁多、形态各异, 有圆盘状、椭圆状、筛管状、舟状、棒状和堤状等。硅藻土在扫描电镜下形貌如图1-图4 所示。
    从硅藻土的微观形态可以看到, 硅藻土壳体上微孔密集、堆密度小、比表面积大, 因此具有较强的吸附力和过滤性能, 能吸附大量微细的胶体颗粒, 滤除。
    硅藻土的形体尺寸一般为几个微米到几十微米, 最小只有1μm, 而其线纹小孔和壳缝均在纳米范畴, 是天然的纳米材料。利用其天然的微孔及纳米缝隙的特性, 硅藻土被更多地用于制造微孔材料。硅藻土的特殊微孔构造, 有别于大多数的非金属矿物, 其资源量丰富, 开采成本合理, 因而在纳米技术日趋成熟的前提下, 在工业、农业及民用领域会占有更大的份额, 是绝大多数非金属矿物无法替代的。

硅藻土的应用已有悠久的历史, 早在1922 年,许多国家就有了硅藻土的加工厂, 主要用以生产助滤剂。目前已有几十个国家和地区生产硅藻土制品, 年产量达数百万吨, 其中产量最大的是美国, 其次是俄罗斯和法国以及德国。目前美国每年生产近百万吨左右的硅藻土, 其中65% 用以生产助滤剂,约占20% 用作填料, 3%-5%作保湿材料, 10%左右用作催化剂载体、肥料包襄剂、研磨材料、农药载体等方面。
    德国每年生产30 万吨-32 万吨硅藻土,其中50% 用作各种填料, 30%用于生产助滤剂, 20%作催化剂载体等。
    我国硅藻土资源丰富, 是世界上硅藻土储量最多的国家之一。不过多数矿藏品位较低是其缺点,故研究工作亟待跟上。我国研究工作开始于20 世纪50 年代初, 主要是利用吉林产硅藻土作催化剂载体和助滤剂的研究。南化公司研究院利用长白山硅藻土生产矾催化剂的成果已应用于生产。我国20世纪80 年代前, 硅藻土大部分应用在保湿材料方面。近些年来, 硅藻土应用的研究范围不断扩大, 其中有些颗粒化肥需要用硅藻土作包衣材料, 高层建筑的发展需要优质材料。 但我国硅藻土从品种和产品质量上仍不能满足市场要求, 在许多领域没有得到充分应用。因此, 根据我国硅藻土的特点, 借鉴国外的先进技术, 提高硅藻土品质, 开发硅藻土的新用途将给硅藻土行业带来新的机遇。在化工领域, 以硅藻土原料或基材合成组装新型多孔材料, 开发新型催化剂, 是提高产率和分离效果的必要手段, 还需进一步加强和探索。

    由纳米、亚微米、微米、毫米孔径组成的多孔玻璃材料, 在医疗分析、生物工程、石油化工、建筑、军工等部门应用前景良好。随着生室环境, 在这一方面硅藻土更是大有可为。从国外发展情况来看, 利用硅藻土生产的新型瓷砖、陶瓷、涂料、吸附材料及轻型建材日新月异, 而我国还处于起步阶段, 其潜在市场是十分巨大的。在环境污染治理方面, 硅藻土成膜应用技术近年来也受到了广泛关注, 多种硅藻土分离膜相继开发, 硅藻土净化处理技术也日趋完善, 现在重要的是将其积极应用在环保中。
    在农业方面,我国在国家十五粮食行业科技发展规划中, 明确提出了利用硅藻土防治储粮虫害技术应用的开发。如果在农业上普遍推广, 不仅节约大量粮食, 也为我国水土保持、生态恢复和改良起到不可小视的作用。相信在不久的将来, 我国的硅藻土应用领域将越加宽广, 发展前景必将更加广阔。

作者：王宗霞, 曾路, 王小波, 严春杰( 中国地质大学( 武汉) 纳米科技中心, 湖北武汉430074)

►欢迎进入【粉体论坛】