中國報告大廳網訊,在沿海地下海水鐵、錳普遍超標的背景下,石英砂濾料藉助高錳酸鉀-硫酸錳化學改性,把除鐵、除錳穩定期從16天、17天分別壓縮到11天、10天,300°C焙燒後比表面積提升至7.26 m²/g,為2026年石英砂向功能化濾材升級提供了可複製的工藝模板。
《2025-2030年中國石英砂行業發展趨勢分析與未來投資研究報告》指出,石英砂經0.4 mol/L KMnO₄+0.5 mol/L MnSO₄ 85°C反應24 h後,表面Mn 2p₃/₂結合能642 eV處出現強峰,Mn占比18.32%,主要以MnO₂形式存在;球形納米顆粒直徑20-50 nm,均勻附著於石英砂骨架,為催化氧化Fe²⁺、Mn²⁺提供充足活性位點。
氮吸附-脫附等溫線顯示,300°C為石英砂孔結構最佳延展點:比表面積由6.17 m²/g升至7.26 m²/g,孔體積由0.0040 cm³/g增至0.0052 cm³/g;溫度繼續升高至400°C,孔體積回落至0.0035 cm³/g,表明適度熱活化可同步提升石英砂機械強度與表面粗糙度。
連續20天過濾試驗中,化學改性石英砂第11天即達到除鐵穩定期,比天然石英砂提前5天;出水鐵濃度穩定在0.25 mg/L以下,滿足《地下水水質標準》鐵≤0.3 mg/L要求,石英砂表面MnO₂塗層把Fe²⁺氧化速率提升40%以上。
改性石英砂第10天進入除錳成熟期,比天然石英砂提前7天;出水錳濃度0.07 mg/L,低於標準限值0.1 mg/L,Mn²⁺在MnO₂表面催化氧化為MnO₂·nH₂O沉積層,實現「自催化」持續除錳,石英砂濾層壽命延長一倍。
化學改性沸石除鐵、除錳成熟期分別縮短至10天、8天,性能略優於石英砂,但石英砂原料價僅為沸石60%,且比重高、反衝洗能耗低,綜合運行成本降低25%,在大規模循環水養殖系統中更具推廣優勢。
石英砂行業分析指出,按工業級KMnO₄、MnSO₄現價折算,每噸石英砂改性成本約180元,對應處理水量1200噸,新增成本0.15元/噸;終端濾料售價可提高30%,毛利率提升12個百分點,為石英砂企業切入高端淨水賽道提供盈利空間。
伴隨循環水養殖、零排放工廠化車間加速建設,具備「催化氧化+吸附」雙功能的改性石英砂需求年增18%,預計2026年滲透率升至20%,年增量超60萬噸,帶動傳統石英砂產業向「專精特新」功能材料轉型。
總結:石英砂通過「高錳酸鉀-硫酸錳化學改性+300°C焙燒」組合工藝,實現表面MnO₂塗層全覆蓋,除鐵、除錳成熟期分別縮短至11天、10天,出水鐵<0.25 mg/L、錳<0.07 mg/L,運行成本降低25%,改性成本僅0.15元/噸水。2026年水產養殖綠色升級浪潮下,功能化石英砂將從廉價骨料躍升為高效淨水核心材料,開啟傳統砂濾行業的價值重構。
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