聚硅酸金屬鹽的絮凝性、穩(wěn)定性和絮凝機(jī)理的研究.pdf

1、在絮凝劑的研制和開發(fā)技術(shù)中，含有活性硅酸(聚合硅酸)的聚硅酸金屬鹽絮凝劑，因其穩(wěn)定性高于易自身縮聚為凝膠的聚硅酸，絮凝性能優(yōu)于不含硅的無機(jī)高分子絮凝劑，已成為研究的熱點(diǎn)。但是，對(duì)這類絮凝劑穩(wěn)定性、絮凝性為何較高尚缺乏全面深入的科學(xué)研究，對(duì)于聚硅酸金屬鹽的高效絮凝性，一般的認(rèn)識(shí)仍停留在沿用傳統(tǒng)凝聚劑的概念或主觀推斷上，而對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究，幾乎無人問津。實(shí)際上，聚硅酸金屬鹽從形態(tài)分布、水解產(chǎn)物的電動(dòng)特性、絮凝機(jī)理，以及應(yīng)用工藝等諸多

2、方面均有別于傳統(tǒng)凝聚劑，這些問題只有經(jīng)過全面系統(tǒng)深入地研究，才能得到較確切的解答。為了解釋聚硅酸金屬鹽的穩(wěn)定性高于聚硅酸的原因并探索提高穩(wěn)定性的途徑，考察該類絮凝劑的應(yīng)用范圍及相應(yīng)的絮凝效能，分析研究其絮凝機(jī)理，本論文開展了以下幾個(gè)方面的研究工作。 通過改變pH值、降低Na+濃度、運(yùn)用不同的酸化劑、添加硼砂、引入金屬離子等多個(gè)方面考察了影響聚硅酸的穩(wěn)定性的因素，結(jié)果表明，pH值對(duì)聚硅酸穩(wěn)定性有很大影響，降低Na+濃度可提高其在中

3、性區(qū)域的穩(wěn)定性，硫酸、硼、鋁離子、鐵離子的加入有利于聚硅酸的穩(wěn)定。由于聚硅酸的穩(wěn)定性能隨著金屬離子Fe3+、Al3+的加入量的增加而提高，而此時(shí)實(shí)際上是形成了聚硅酸金屬鹽復(fù)合型無機(jī)高分子絮凝劑，因此聚硅酸金屬鹽絮凝劑的穩(wěn)定性高于聚硅酸，相對(duì)而言，聚硅酸鐵的穩(wěn)定性高于聚硅酸鋁。 用聚硅硫酸鋁(PASS)、聚硅硫酸鐵(PFSS)對(duì)長江水和實(shí)際廢水進(jìn)行了絮凝性能實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，聚硅酸金屬鹽處理后長江水的余濁為0.5NTU，pH=6.6

4、5，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)；處理焦化廢水后，COD降至300mg/L左右，去除率為69.8﹪；處理乳化油廢水的除油率為98.5﹪，殘余油量低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，聚硅酸金屬鹽具有藥劑投加量少、絮體的沉降性好、pH值適應(yīng)范圍寬等特點(diǎn)，其絮凝性能優(yōu)于傳統(tǒng)的無機(jī)高分子絮凝劑，不僅可以用于給水處理中，在工業(yè)廢水處理中也能發(fā)揮良好的絮凝作用。 運(yùn)用電子顯微鏡、紅外光譜儀、X—射線衍射儀、ZetaProbe電位儀、倒置式生物顯微鏡等現(xiàn)代測試儀器

5、，以聚硅硫酸鋁(PASS)為例探討聚硅酸金屬鹽的形貌、結(jié)構(gòu)和絮凝機(jī)理。結(jié)果表明，n(Al)/n(Si)對(duì)PASS的形貌有較大影響，絮體粒度分布的數(shù)掘印證了該結(jié)果；紅外光譜圖表明PASS中有Si-O-Al振動(dòng)峰出現(xiàn)，峰強(qiáng)度隨n(Al)/n(Si)減小而增大；X—射線衍射圖證實(shí)了聚硅硫酸鋁不是晶體，而是鋁水解產(chǎn)物與聚硅酸共同作用形成的無定型聚合物；吸附架橋及粘結(jié)卷裹作用是PASS絮凝時(shí)的主導(dǎo)作用。聚硅酸金屬鹽絮凝劑具有優(yōu)異絮凝效能的內(nèi)在結(jié)構(gòu)