硅砂是制备硅酸盐玻璃最主要的原料。此外,硅砂还作为滤料用于水处理。若直接用硅砂去处理废水中的金属离子,它的效率较低。通过在硅砂表面构建多孔二氧化硅包覆层可大幅提高硅砂的表面积,提高其吸附废水中金属离子的能力,同时,这些二氧化硅包覆层从成分上不会影响硅砂在玻璃中的再利用。基于以上考虑,论文首先对四种不同的硅砂进行了烧失、盐酸可溶率测量、水热条件下碱溶解、玻璃熔化等实验,全面分析比较了四种硅砂。结果表明,A硅砂纯度较高,烧失量(0.07%)及盐酸可溶率(0.24%)最低,易熔化,在最佳p H值条件下,以此硅砂本身溶出物为硅源合成的多孔材料比表面积(1293m2/g)最大,因此选择A硅砂用于后续包覆实验。采用硅砂本身在强碱溶液中加热部分溶出物作为硅源,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,在未溶硅砂表面原位形成Si O2-表面活性剂复合包覆层,经干燥煅烧后获得多孔二氧化硅包覆的硅砂。实验过程中改变了p H值、CTAB量、反应时间和温度、加水量、硅砂量,得到的最佳包覆条件为:p H值11.5、1.5g CTAB、100ml H2O、反应温度25℃、反应时间1h、硅砂用量9g,包覆硅砂的比表面积值(61.67m2/g)是原硅砂比表面积(0.08m2/g)的743倍。为了提高包覆硅砂对六价铬离子的吸附效率,实验还用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对包覆硅砂进行了修饰改性,改性后硅砂表面积减小至10.75 m2/g。实验研究了包覆硅砂与改性硅砂对水溶液及电镀废水中六价铬离子的吸附。得出包覆硅砂吸附溶液中六价铬离子的最佳条件为:p H=2,六价铬离子浓度为100mg/L,反应时间90min,反应温度25℃,吸附剂量1g,吸附率为5.77%,吸附量为0.288mg/g;改性硅砂吸附溶液中六价铬离子的最佳条件为:p H=3,六价铬离子浓度为100mg/L,反应时间90min,反应温度25℃,吸附剂量1g,吸附率为24.84%,吸附量为1.242mg/g;改性硅砂对于废水中六价铬离子的吸附条件:p H=3,废水中六价铬离子浓度为174.162mg/L,反应时间90min,反应温度25℃,经8次吸附后废水中六价铬离子浓度为0.444mg/L,满足含铬废水排放标准的要求。包覆硅砂与改性硅砂对于六价铬离子的吸附都属于二级动力学吸附,包覆硅砂吸附六价铬离子的过程符合Langmuir等温吸附模型,而改性硅砂吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。采用吸附有六价铬离子的包覆硅砂及改性硅砂成功制得了颜色玻璃。吸附有六价铬离子的包覆硅砂比改性硅砂制得的玻璃颜色要浅,说明改性硅砂引入了较多的六价铬离子。由玻璃的光谱曲线可得出改性硅砂吸附废水中的六价铬离子熔制的玻璃颜色及光谱曲线与啤酒瓶相似,说明了改性硅砂吸附含铬废水中六价铬离子后再利用是完全可行的。