新型絮凝劑聚合硅酸硫酸鋁形態(tài)學(xué)及絮凝機理研究.pdf

1、混凝過程(混合、凝聚、絮凝)是水處理工藝中應(yīng)用最普遍的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，在使用該法處理廢水時，藥劑費占處理成本的50％。因此，對于高效、廉價的混凝劑的研制開發(fā)工作一直受到人們的關(guān)注。鋁鹽作為生活用水、工業(yè)用水和工業(yè)廢水處理劑已得到廣泛應(yīng)用，為了提高其電荷中和能力或增強其配位能力，可以在聚合鋁中引入其它離子而形成復(fù)合型聚鋁鹽。本文以硫酸鋁、水玻璃等為原料采用共聚法(將一定的NaOH加入到不同Al/Si摩爾比和硅酸聚合度的混合液)和復(fù)合法(按一

2、定的Al/Si摩爾比將不同聚合度的硅酸加入到不同堿化度的聚合硫酸鋁溶液)兩種制備方法研制出具有不同硅酸聚合度、堿化度(B)、Al/Si摩爾比的新型絮凝劑聚合硅酸硫酸鋁(PASiS)。 本文采用Al-Ferron逐時絡(luò)合比色法和顯微電泳技術(shù)對PASiS進行研究，探討了制備方法和參數(shù)變化對PASiS形態(tài)分布和水解產(chǎn)物荷電特征的影響，并將PASiS用于水處理實驗。實驗結(jié)果表明，聚硅酸和鋁水解聚合物發(fā)生相互作用生成了聚合度更大的鋁硅絡(luò)合

3、物，已經(jīng)發(fā)生水解聚合作用的鋁水解產(chǎn)物以及高聚合度的硅酸的絡(luò)合作用能力較小。PASiS仍是以羥基聚合物為主要形態(tài)分布，當(dāng)B=1、Al/Si摩爾比為2.5、硅酸聚合時間為150min時，PASiS的ζ電位高于PAS。B值對PASiS的鋁水解形態(tài)分布和絮凝效果有較大影響，在0.5～1.5范圍內(nèi)B值的增加有助于生成聚合度更大的多羥基聚合體和提高絮凝性能；Al/Si摩爾比和硅酸聚合狀態(tài)對PASiS的鋁水解形態(tài)分布和絮凝效果有一定影響，在適當(dāng)?shù)腁l

4、/Si摩爾比和硅酸聚合狀態(tài)條件下，PASiS的絮凝效果良好。PASiS的絮凝效果優(yōu)于PAC、PAS、PASC、PAM等絮凝劑，又以共聚法制備的PASiS的絮凝效果好于復(fù)合法制備的PASiS。 通過鋁水解形態(tài)、ζ電位和絮凝性能分析，本文得出PASiS具有良好的電中和和吸附架橋能力，但以吸附架橋和網(wǎng)捕沉淀為PASiS主要絮凝機理。在此基礎(chǔ)上，推測PASiS中聚硅酸與鋁水解聚合產(chǎn)物主要以下面兩種方式相互作用：一種方式為聚硅酸直接與鋁水

5、解產(chǎn)物中的羥基成氫鍵連接(Si-O…HO-Al)，生成[Alx(OH)y]H3SiO4(3x-y-1)+等，這種結(jié)構(gòu)較為牢固。另一方面聚硅酸可能與鋁水解產(chǎn)物中的鋁以氧橋連接(Si-O-A)形成大的絡(luò)合物分子，在微量滴定的過程中，“SiO4”結(jié)構(gòu)取代“AlO4”結(jié)構(gòu)形成類似于Al12AlO4(OH)247+的SiO4Al12(OH)248+結(jié)構(gòu)，這種鍵合方式更為牢固。 最后實驗得出，聚合硅酸硫酸鋁(PASiS)混凝劑不是一種化合物