聚硅酸单金属盐絮凝剂结构性能研究进展
Ｈ ｎＱｎｆ ＷａｇＸ ｅ ｎ Ｍ ｅｇｕ ａ ｉｇ ｎ ｅ ｎ ｕｆ ｇ ａＦ ｎｙｎ ｅ
（ ｏｌ ｅｏ ｈ ｍ ｓ ｙａｄＣ ｅ ｉａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＸｎｉ ｇｕ ｉｅｓｙＸｎｉｎ ｒｍｑ ８ ０ ０ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ ｉ ｒ ｎ ｈ ｍ ｃｌ ｎ ｉ ｅｉ ｉｊ ｎ ｎｖｒ ｔ ｉ ａ ｇＵ ｕ ｉ ３ ０ ８ ｅ Ｃ ｔ ｎ ｎ ａ ｉ ｊ Ａｂｔａ ｔ ｈ ｒｐ ｒｔ ｎ ， ｔ ｃ ｒ ， ａｔ ｎ， ｏｇ ｌ ｅｍｅｈｎｓ ｆ ｏ ｓｉ ｔ — ｔｌ ｌ ｃ ｌ ｉｇＡ ｅ ｔ ｓｒｃ Ｔ ｅｐｅａａｉ ｓ ｓ ｕｔ ｅ ｐ ｔ ｒ ｃａｕａ ｃａ ｉ ｏ ｌ ｉｃ ｅ ｍｅａ Ｆｏ ｕａｎ ｇｎ ｏ ｒ ｕ ｅ ｔ ｍ Ｐ ｙ ｌａ ｃ ｔ
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３ — ８
韩清芬等
聚硅酸单金属盐絮凝剂结构性能研究进展
２ １ ． ｏ ２ ， ｏ １ ０ Ｖ １ ５ Ｎ ．０ １ ．
集能力和吸附架桥作用完成 ， 对带负电荷的胶粒的电 中和作用较差 ， 浊度去 除率较低¨ 引。但产品极易凝
关键词
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔ ｏ ｈ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎ ｏ ｅ ｔ ｆ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｔ ｅ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ Ｐｒ ｐ ｒ ｙ ｏ Ｐｏ ｙ ｉ ｃ ｔ — ｅ ａ ｏ ｃ ｌ ｔｎ ｅ ｔ ｌ ｓｌ ａ ｅ— Ｍ ｔ ｌＦｌ ｃ ｕ ａ ｉ ｇ Ａｇ ｎ ｉ
效果还是 远远低 于有机 高分子 絮凝 剂 引 。鉴于
收 稿 日期 ：０ １—１ ２１ ０—１ ３
基金简介： 国家 自然科学基金资助项 目（ １ ７ １ ） 新疆大学石 油天然气精细化工教育部（ 治 区） ２０ ０３ ， ６ 自 重点实验室支持项 目 作者简 介： 韩清芬 （９ ６ ， ， 士 ， １８ 一） 女 硕 主要 从事 废水处 理方 面的 研究 。通讯 作者 ： 王雪枫 （ ９９一） 男 ， 教授 ， １６ ， 副 研究 方 向 ： 学工 程 ， ｍ ｉ 化 Ｅ ａ： ｌ
好 ， 。
此， 新型复合无机高分子絮凝剂逐渐被提出 ， 其研究
的一 大特点 主要是 以 Ａ、ｅｚ ｌＦ 、ｎ为基 础元 素添 加大 量 的 Ｓ， 成复合 硅铝 、 ｉ形 硅铁 以及硅 铝铁 等絮 凝剂 。
对聚硅酸盐絮凝剂的发展状况 已有很多报道 ， 但 综合介绍其絮凝机理和结构的较少 。本 文主要 以聚
ｌ 硅酸全 超 Ｉ 垦垫
聚硅酸为阴离子型无机高分子物质 ， 常作为絮凝
剂或助凝剂 。透射 电子显微镜 观察 聚硅 酸胶粒， 呈椭圆型或圆型。聚硅酸絮凝作用仅通过强粘结聚
始研究 ， 其相对 于传 统 的铝盐 和铁盐絮凝 剂 （ 如 ＦＣ，ＡＣ ， ｅ１，Ｉｌ等） 价格低廉且具有高效性 ， 但絮凝
第２ ５卷第 １ ０期 ２１ ０ １年 １ ０月
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Ｖ １２ Ｎ １ ｏ ． ５， ｏ． ０
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聚 硅 酸
韩清芳 王雪枫 马凤云
（ 新疆大学化学化工学院 ， 新疆 乌鲁木齐 ８０４ ） ３０６
摘 要 主要综述 了聚硅酸单金属盐类絮凝剂 的制备 、 貌结构 、 形 絮凝机理 ， 总结了各 聚硅酸金属盐类 的优缺点 。
絮凝剂 聚硅酸金属盐 机理 结构 性能
硅 酸及 聚硅 酸 金 属 盐类 （ 聚硅 酸 铝 、 硅 酸 铁 、 硅 聚 聚
酸锌） 的制备、 形貌结构、 絮凝机理 和絮凝 剂的优 缺 点进行综述 ， 并对其发展趋势做出展望。
自２ 纪 ６ ０世 Ｏ年代 起 ， 机 高 分 子 絮凝 剂 （ 无 聚合
氯化铝、 聚合氯化铁等） 作为一种新型污水处理剂开
聚硅酸的网捕能力结合 ， 更好地发挥吸附、 网捕 和沉 淀的功能。 １ ２ 聚 硅酸铁 盐 ． 聚硅酸铁的研制开始于上世纪 ９ ０年代初期 ， 采 用的复合途径主要有两 种 ①将 Ｆ： ｓ 。 引： ｅ（ Ｏ ） 溶液
胶， 其稳定性差限制了其在污水处理中的应用 ， ． ． Ｄ Ｍ
Ｙ ｔ 等 研究发现在低温、 小 ｐ ａ ｅ 较 Ｈ值和重金 属离 子存在条件下稳定性较好。
聚 硅 酸 中引入适 量 的金 属 阳离子 ， 变为 阳离子 型
絮凝剂 ， 改善絮凝效果 ， 絮凝通过增强电中和作用和 吸附架桥作用实现 ， 提高了储存稳定性。
随着经济的迅猛发展、 口 人 增长和工农业化进程 的加快 ， 污水排放总量逐年 升高 ， 污水处理 已逐渐成 为世界关注的热点话题。污水处理 主要依赖于水处 理技术和水处理药剂的发展， 水处理药剂的研发成为 至关重 要 的环 节 － 。 污水 处 理 方 法 多种 多样 ， 凝 】 Ｊ 絮 沉淀法是废水处理的一种重要且常用的方法 ． ， ３ 主 Ｊ 要用于处理水 中的悬浮物、 胶体颗粒 、 有机质 ， 良 效果
聚硅酸铁絮凝剂的制备与应用
英比色皿、pH计等。
Na2SiO3 • 9H20, H2S0p NaOH、Fe(S0)3> 刚果红等实验
试剂规格均为分析纯。 ⑵聚硅酸铁絮凝剂的制备 本研究在酸性条件下制备聚硅酸，取一定量的体积分数
为20%的硫酸放置在烧杯中，用磁力搅拌器进行快速搅拌， 同时用pH计测量pH值的变化，缓慢将硅酸钠溶液加入到盛有 硫酸的烧杯中，使用H2SO4和NaOH溶液调节将硅酸溶液至一定 pH,当pH接近6时停止加入，从而得到聚硅酸溶液；向活化 后的聚硅酸溶液逐滴加入硫酸铁溶液，在高速搅拌条件下搅 拌均匀，静置聚合一段时间即可制得聚硅酸铁絮凝剂。
关键词：聚硅酸铁；絮凝剂；工业废献标识码：A
Preparation and Application of Polyferric Silicate Flocculant
Teng Fukang
(School of Chemical Engineering, Northwest Minzu University, Gansu, 730124) Abstracts Ferric polysilicate is a polymer formed by the complexation of iron and silicon. The flocs ofpolyferric silicate flocs are dense
的主要问题，在纺织行业里，印染过程占了将近8成的用水 量，而印染过程中产生的染料废水又是污染严重、较难以处 理的废水切。根据数据统计，该类废水一直在我国工业废水 中占有较大的比重，每年排放水量将近24亿吨曲。
纺织制造业产生的印染废液，由于废液中含有不可生 物降解的合成染料、重金属等化学物质，对人们的生命健康 和生态环境造成严重威胁。偶氮染料是纺织制造业中危害最 大的染料之一，占染料总消耗量的50%以上⑷。刚果红是一 种典型的偶氮染料，因为有着良好的表面耐磨力，并且生产 成本低，因此广泛应用于纺织、彩妆等行业，是一种众所周 知的有毒致癌物质。它也影响水生植物的光合作用，威胁生 态系统中的水生动物，且刚果红具有芳香族结构，稳定性良 好，不易处理同。在偶氮染料废液处理中，主要是对废液的 脱色处理。现在主要有化学氧化、光催化降解和生物降解等 化学和生物降解方法来对降解染料废水。化学氧化和光催化 降解简单而有效。然而，它们的成本很高，一些降解产物仍 旧是有毒的，它们的有效性亦受到别的无机和有机物质的影 响。虽然生物降解的成本较低，但一些难降解的印染废液很 难用生物法处理，而且降解的时间十分的漫长，处理效率不 高间。
聚硅酸盐无机高分子絮凝剂的制备及应用研究
的共混物，而是与硅酸酸共同形成了无定形聚合物。
关 键 词：无机高分子絮凝剂；聚硅酸硼铁锌；稳定性；制备；应用 研究类型：应用研究
Subject
: Preparation and Performance of a Novel Inorganic Polymer Flocculant-polysilicic Containing Boron Acid Ferrir and Zinc Sulfate
Keywords : Composite inorganic polymer flocculant
Stabiliy Preparation Appliance
Polysilicate-boron-ferrir-zinc
Thesis
: Application Research
1 前言
1 前言
1.1 研究的科学依据和意义
西安科技大学 硕士学位论文 聚硅酸盐无机高分子絮凝剂的制备及应用研究 姓名：蔡倩倩 申请学位级别：硕士 专业：环境工程 指导教师：刘转年 @
论文题目：聚硅酸盐无机高分子絮凝剂的制备及应用研究 专 业：环境工程 （签名） （签名）
硕 士 生：蔡倩倩 指导老师：刘转年
摘
要
絮凝过程是水处理工艺中应用最普遍的环节之一，在使用该法处理废水时，药剂费 用占处理成本的 50%以上。聚硅酸盐絮凝剂作为一种新型的无机高分子絮凝剂，其效果 好，成本低，电性中和及吸附能力强，受到研究和开发絮凝剂人员的关注。本文制备了 新型的无机高分子絮凝剂聚硅酸硼铁锌（PSBFZ），并对其合成工艺、性能、应用及絮 凝机理进行了研究，得出结论如下： 1、 采用共聚法制得了聚硅酸硼铁锌 （PSBFZ） 絮凝剂， 并与制得的聚硅酸铁 （PSF） 、 聚硅酸铁锌（PSFZ）、聚硅酸硼铁（PSBF）絮凝剂进行色度、浊度、稳定性的比较， 表明了 PSBFZ 絮凝剂良好的性能， 考察了硅酸钠溶液浓度、 硅酸聚合时间、 聚合 pH 值、 Fe/Si、Zn/Si、B/Si 对絮凝效果和稳定性的影响。通过正交实验和单因素实验确定了制 备最佳工艺条件： 硅酸钠溶液浓度为 0.5mol/L， 聚合时间为 130 分钟， 聚合 pH 值为 2.2， 陈化时间为 48 小时，B/Si 为 0.4 ，Fe/Si 为 1.5，Zn/Si 为 1.5。 2、将 PSBFZ 絮凝剂与聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚硅酸铁（PSF） 相比：（1）该产品稳定性好，自然状态下存放 4 个月形态及性能几乎没有变化。（2） 在水样 pH 为 5~10 的范围，有良好的除浊、除色能力。pH 为 8 时，去除率最好，浊度 去除率为 99.6%，色度去除率为 99.4%。（3）处理水的最佳温度为 5~40℃。（4）该产 品所形成的絮体粗大而且密实，较 PAC 和 PFS 絮凝剂的絮体沉降速度快。（5）PSBFZ 絮凝剂较其他三种絮凝剂投加量小，絮凝效果好。 3、 分别考察了 PSBFZ 对印染废水、 微污染景观水、 垃圾渗滤液等水样的絮凝效果。 在最佳处理条件下，对于印染废水污染，脱色率为 95.4%，COD 去除率达到 92.2%；对 于城市微污染景观水， COD 去除率为 88.1%， 除浊率达到 99.3%； 对于垃圾渗滤液废水， 脱色率达到 90.1%， COD 去除率达到 67.4%。 PSBFZ 的絮凝效果优于 PFS、 PAC 和 PSFS， 是一种高效低耗的无机高分子絮凝剂。 4、用红外光谱和 X-射线衍射分析仪对 PSBFZ 絮凝剂进行了结构分析。 红外光谱 分析表明，铁、锌、硼离子通过氧桥或羟桥与聚硅酸成键，形成长链的带正电的大分子， 提高了絮凝性能，延长了凝胶时间。X-射线衍射图谱分析表明，PSBFZ 絮凝剂并非简单
聚硅酸氯化铝絮凝剂的研制及性能研究
聚硅酸氯化铝絮凝剂的研制及性能研究1. 前 言： 聚硅酸盐是近年来发展起来的一类新型的无机高分子絮凝剂，它是在活化硅酸及传统的铝盐﹑铁盐等无机絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合物，用于废水处理时，同时具有电中和作用和吸附架桥作用，因而絮凝效果较好。
且其原料来源广泛，价格低廉，安全无毒，已成为目前国内外无机高分子絮凝剂研究领域内的一个热点[3]。
本实验主要研究影响聚硅酸氯化铝絮凝剂絮凝性能和稳定性的因素。
为工业生产及应用提供可行性报告。
工业废水的处理方法有很多，有生化法﹑絮凝沉降法﹑电渗析法﹑离子交换法和化学氧化法等。
其中絮凝沉降法是应用广，成本低的常用处理方法，它往往决定着后续流程的运行，最终出水质量和成本费用，是一种经济又简便的水处理技术[9]。
而高效的絮凝沉降过程关键在于恰当的选择和投加性能优良的絮凝剂。
1.1絮凝沉降过程机理： 废水中所含的悬浮物和溶胶其大小在10-9～10-3m范围内。
由于这些微粒不是以分子状态分散到介质水中的，所形成的体系仍具有很大的界面，属于热力学不稳定体系，但这些颗粒物自动聚集由小颗粒变成大颗粒从分散介质中沉淀出来的速率却很慢，其主要原因之一是悬浮物及溶胶表面是带电的，由于颗粒间同性电相斥而不相互聚集。
投加絮凝剂是悬浮体或溶胶聚集与介质分开。
这种处理叫絮凝分离。
絮凝过程分为两个部分：一，凝聚作用：在胶体体系中添加化学药剂，使溶胶相互接触脱稳而聚结成一定粒径的聚集体；二，絮凝作用：已经脱稳的聚集体由于碰撞、化学沉积、共同沉淀等作用进一步聚集成絮状体（矾花），成为可借重力下降的粒子。
根据DLVO理论，用胶体颗粒间的吸引能和排斥能的相互作用产生的相互作用能来解释胶体的稳定性和产生絮凝沉淀的原因。
胶体的脱稳的作用机理主要是以下几个方面。
胶体的捕集：在化学处理中，为了捕集胶体，要使用大良的絮凝剂。
通常为铝盐和铁盐。
在水溶液中铝盐和铁盐无机絮凝剂发生水解，形成水合金属氢氧化合物高分子。
复合絮凝剂聚硅酸铁锌(PSZF)的絮凝性能
复合絮凝剂聚硅酸铁锌(PSZF)的絮凝性能周庆;余锡宾;吴红娥;刘婕妤【摘要】利用复合共聚法合成了一种新型无机高分子复合絮凝剂--聚硅酸铁锌(PSZF).考察了PSZF投加量、污水pH值及熟化时间对PSZF絮凝性能的影响,并对其沉降性能及zeta电位进行了研究.当PSZF投加量为2mL/L、污水pH为8时,其除浊率达到94.6%.把PSZF应用于黄浦江水处理,发现其絮凝效果明显优于PSA,Fe:(SO4)3和PSF.PSZF的形貌为长链枝杈状聚集态,具有优良的稳定性和混凝特性.【期刊名称】《上海师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2008(037)003【总页数】5页(P286-290)【关键词】絮凝性能;聚硅酸铁锌;zeta电位;形貌分析【作者】周庆;余锡宾;吴红娥;刘婕妤【作者单位】上海师范大学生命与环境科学学院,上海,200234;上海师范大学生命与环境科学学院,上海,200234;上海师范大学生命与环境科学学院,上海,200234;上海师范大学生命与环境科学学院,上海,200234【正文语种】中文【中图分类】X131.20 引言近年来，无机高分子絮凝剂在混凝技术的应用中由于投资少、见效快，在水处理中得到了广泛的应用.聚合硅酸(PSA)是阴离子型的无机高分子化合物，而水中的胶体粒子表面一般带负电荷，故PSA对水中的胶粒不具有电中和作用.同时PSA的稳定性较差，储存中能自身聚合，形成不溶于水的高聚物而失去絮凝功能，不能成为独立的絮凝产品，因而促使研究向复合型发展 [1～3] .聚硅酸盐是在PSA及传统的铝盐、铁盐基础上发展起来的.高度聚合的硅酸与金属离子结合可产生良好的混凝效果.通过综合金属离子的电中和能力和PSA的吸附架桥能力，使复合产物具有较强的电中和与吸附架桥作用，达到更好的净水效果[4～7].聚硅酸铁锌(PSZF)是一种新型复合高分子絮凝剂，兼有铁盐和PSA的优点，而锌盐的加入进一步增强了絮凝效果，同时一定程度上提高了其稳定性[8,9].本试验主要考察了污水pH值、药剂投加量、熟化时间等对PSZF絮凝性能的影响，并将制备的PSZF用于江水处理.1 实验部分1.1 实验仪器及原料仪器：WGZ-3P散射光浊度仪；JENCO6307C型pH计；Zetasizer Nano Z型Zeta电位分析仪；JSM-6460型扫描电子显微镜；JJ-1型精密电动搅拌器.原料：硅酸钠、硫酸铁均为分析纯，硫酸锌为化学纯.1.2 PSZF复合絮凝剂的制备取一定浓度的硅酸钠溶液，加入硫酸调pH值，室温下放置一定时间使硅酸聚合后，加入定量的硫酸锌、硫酸铁，搅拌均匀，陈化一定时间后得PSZF絮凝剂.制得的PSZF呈淡黄色、透明黏稠液体，稳定性好.1.3 絮凝实验方法取通过200目筛孔的硅藻土，在110℃下干燥1h，置于干燥器内备用；定量称取上述硅藻土加水配成悬浊液，制得实验水样，其浊度为16.5～18.8NTU，pH值6.80.取500mL水样，加入一定量的PSZF，在250 r/min下快搅2min，后在60 r/min下慢搅5min，静置沉降后，在液面下2～3cm处取上清液测定浊度.根据除浊率评价絮凝剂的絮凝性能，除浊率的计算公式为：除浊率式中:N0为原污水的浊度值；N为处理后上清液的浊度值.1.4 Zeta电位测定方法Zeta电位的测定是在絮凝实验慢速搅拌停止后立即取样测试.将Zeta电位分析仪样品池用超纯水洗涤3次，然后用待测样品溶液润洗2次，最后注入10mL待测样品连续测定Zeta电位3次，取其平均值.1.5 形貌观察将陈化14d 的絮凝剂PSZF，滴到干净的载玻片上，室温干燥后在放大1000倍的电子显微镜下观察并拍照.2 实验结果和讨论2.1 PSZF投加量对絮凝性能的影响絮凝剂的用量与污水中的悬浮物的含量有关，应根据污水的组成、性质等特点，通过实验确定出PSZF的最佳用量.实验结果见图1，2.由图1可知，随着PSZF加入量的增加，絮凝能力逐渐增大，当增加到2mL /L时，除浊率最高(余浊0.63NTU)；继续增大加药量除浊率反而降低，证明此絮凝过程中不仅有高分子的架桥作用，还有金属离子的电中和作用.同时由图2可以看出：随着投药量的增加，胶体颗粒表面电荷的Zeta电位逐渐升高，并在投加量达到一定程度时凝聚颗粒的Zeta电位由负变正，这也佐证了絮凝剂具有较强的电中和能力.同时，由于胶体颗粒表面所带负电荷越来越少，胶体颗粒间斥力越来越小，胶体颗粒易于碰撞凝聚成大的絮体，所以溶液的剩余浊度随投药量的增加而迅速降低，并在等电点附近趋于最小值.图2中等电点附近投加量为2mL /L，此时余浊最低，絮凝效果最佳，这恰好与PSZF絮凝剂的最佳投药量点相吻合.图1 絮凝剂投加量对絮凝性能的影响图2 絮凝剂投加量对Zeta电位的影响一般水中胶粒带负电荷，同性电荷相斥，使胶粒稳定于水中，絮凝剂中所含的金属离子能起到电性中和作用，降低胶体颗粒表面电荷的Zeta电位，使胶粒所带电荷减少而失稳.2.2 污水pH值对PSZF絮凝性能的影响pH值对污水中污染物的存在形态及絮凝剂在污水中的絮凝作用有着密切的关系.应根据污水的组成、性质特点，确定出PSZF絮凝处理的最佳pH范围.固定其投加量为2mL /L，调污水pH至预定值进行絮凝实验，结果见图3，4.由图3可以看出，PSZF具有较宽的pH适用范围，在pH值为6～11范围内均有较好的絮凝效果.污水pH值为8时，除浊率最高达94.6%(余浊0.49NTU).图3 pH值对絮凝性能的影响图4 pH值对Zeta电位的影响污水的pH对絮凝作用的影响主要在改变胶体颗粒表面电荷的Zeta电位及影响絮凝剂在水中的水解程度.由图4可知，当污水显酸性时，胶体颗粒表面电荷的Zeta 电位为正；当污水显碱性时，胶体颗粒表面电荷的Zeta电位为负.随着污水pH逐渐升高，Zeta电位逐渐降低，在pH 8左右时达到等电点，然后随着pH继续升高，体系发生电荷逆转现象，出现轻微的“返浑”现象.因此，PSZF絮凝剂适用于弱酸性、中性及偏碱性的水质.2.3 絮凝沉降速率实验通过絮凝过程静态沉降的时间来比较几种絮凝剂的沉降性能，结果见图5.由图5可知PSZF的沉降性能最好，沉降时间为15min后趋于稳定，除浊率不再随时间的延长而明显降低，表明絮体已沉淀完全.与Fe2(SO4)3和PSA相比，PSZF产生矾花粗大且形成时间短，沉降速度最快，这样可使水样在处理系统中停留时间缩短，有利于提高系统的处理能力.而Fe2(SO4)3为阳离子型小分子絮凝剂，虽然对水样中胶体颗粒具有较好的电中和作用，但不具有吸附架桥及网捕作用，沉降速度和絮凝效果不及PSZF.2.4 熟化时间对PSZF絮凝性能的影响熟化时间的长短往往会影响到无机高分子絮凝剂的絮凝性能.聚硅酸类絮凝剂随着时间的延长会进一步自聚合，其絮凝效果会下降.PSZF絮凝剂由于引入了锌离子，从而改善了自身结构[9]，阻止了聚硅酸胶粒之间的直接聚合，改善了絮凝剂的稳定性和絮凝效果.从图6可知，熟化时间对PSZF絮凝性能影响不甚明显.随着熟化时间增加，絮凝剂的除浊率略有下降，60d 以后除浊率仍保持在90%以上；但熟化时间过长会出现凝胶，80d 后PSZF开始凝胶.可以看出在PSZF絮凝剂的稳定期内，絮凝效果变化不大，依然保持较高的除浊率.图5 静沉时间对絮凝性能的影响图6 熟化时间对絮凝性能的影响2.5 对比实验分析选用制备的PSZF，聚硅酸铁(PSF)，Fe2(SO4)3及PSA进行对比实验.实际水样取自黄浦江支流，春季原水浊度7.6～10.4NTU，pH值7.35～7.66，水温13～16℃.实验结果见表1.由表1可见PSZF的絮凝性能明显优于其他絮凝剂，处理出水浊度降到0.6NTU.实验中发现，PSZF形成的絮体大且密实，沉降性能好.这是由于PSZF在水溶液中离解成锌离子、铁离子以及高分子PSA.锌离子和铁离子同时水解的产物对水中杂质的去除较单一金属离子要强，同时PSA具有架桥功能，使金属离子的水解产物对杂质的吸附有支撑、堆积作用，并产生巨大的卷扫效应，使无机固体悬浮物及胶体粒子迅速凝聚.因此可以说，2种金属离子与阴离子盐类复合的无机高分子絮凝剂较其中一种金属离子与阴离子盐类复合的高分子絮凝剂效果要好[10,11].故新型PSZF絮凝剂对江水综合处理效果优于PSF，Fe2(SO4)3及PSA.表1 各种絮凝剂除浊效果对比絮凝剂PSAFe2(SO4)3PSFPSZF余浊(NTU)3.91.30.90.6除浊率(%)62.587.591.394.2出水pH值777.17.1实验现象絮体小,沉降慢沉降不完全絮体较大,沉降较快絮体较大,沉降快絮体大,沉降快2.6 PSZF的形貌分析图7(a)是聚硅酸的形貌，呈球形或椭球形颗粒，大小较均匀；图7(b)是聚硅酸铁锌的形貌，呈一种长链枝杈状聚集形态.由图7可知，不同于聚硅酸的球形和椭球形非晶态，PSZF的形貌发生了明显的变化.这说明硫酸铁及硫酸锌加入后，铁离子、锌离子及聚合铁络离子被吸附、螯合在聚硅酸颗粒表面上或与聚硅酸中的Si-OH配位结合.它们像“锚钩”一样将聚硅酸颗粒连接成链状大分子聚合物.由于铁、锌与硅之间的相互作用，使其有别于聚硅酸“滚雪球”式的连接方式，不仅明显有利于聚硅酸的稳定，使其不易形成聚硅酸凝胶，同时形成的更大分子量的PSZF也能在混凝时起更好的架桥、卷扫作用[12].PSZF的链状结构是其具有良好稳定性和混凝性能的根本原因.(a) 聚硅酸的电镜照片 (b)聚硅酸铁锌的电镜照片图7 聚硅酸和聚硅酸铁锌的形貌3 结论(1) 新型絮凝剂PSZF集聚合硅酸、锌盐、铁盐的功效为一体，对水样pH值适用范围宽，当PSZF投加量为2mL/L，pH为8时，其除浊率最高，达94.6%.PSZF 在处理过程中形成矾花大，沉降快；絮凝性能受熟化时间影响小，稳定性好.絮凝试验中，体系的Zeta电位变化情况在一定程度上对解释PSZF的作用机理有所帮助.(2) 应用于黄浦江原水处理，相同试验条件下PSZF的絮凝效果优于PSA,Fe2(SO4)3及PSF.(3) PSZF的形貌为枝杈状聚集态，这一结构使其稳定性、吸附架桥和卷扫能力得到提高.参考文献:[1] 汤鸿霄. 无机高分子复合絮凝剂的研制趋向[J]. 中国给水排水,1999，15(2):1-4.[2] 席美云. 无机高分子絮凝剂的开发和研究进展[J]. 环境科学与技术,1999,(4):4-7.[3] 栾兆坤,汤鸿霄. 我国无机高分子絮凝剂产业发展现状与规划[J]. 工业水处理,2000,20(11):l-6.[4] 栾兆坤,刘振儒,赵春禄. 聚铝铁硅絮凝剂的合成方法及其混凝效果[J]. 环境化学,1997,16(6):546-551.[5] JIANG J, LLOYD B. 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聚硅酸硫酸铝铁_PSAFS_的制备及影响因素研究
[收稿日期]2008211206 [作者简介]王松(19642),男,1985年大学毕业,教授,现主要从事油田应用化学方面的研究工作。
聚硅酸硫酸铝铁(PSAFS)的制备及影响因素研究 王 松,赵伟民 (长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州434023) 曾 科 (辽河石油勘探局井下作业处,辽宁盘锦124000)[摘要]研究了聚硅酸硫酸铝铁(PSA FS )的制备方法,最佳制备工艺条件:A13+与Fe 3+的摩尔比为7∶3,碱化度B 3值为014,SiO 2含量为0130mol/L 且投加量为015%。
絮凝效果影响因素主要包括:A13+与Fe 3+的摩尔比,A13+、Fe 3+与SiO 2的摩尔比,碱化度(B 3)和药剂投加量。
现场应用表明,用PSA FS处理辽河油田酸化废水时有较好的去除效果。
与原絮凝剂C 21相比,废水的除色率、除浊率和除油率有了明显的改善,除色率为7414%,除浊率为9618%,除油率达到8915%,分别提高了913%、411%和114%,絮凝体的沉降时间由110min 缩短为3min 。
[关键词]聚硅酸硫酸铝铁(PSA FS );絮凝剂;酸化废水;制备[中图分类号]TE99212[文献标识码]A [文章编号]100029752(2009)022*******絮凝沉淀是水处理工艺中应用最普遍的关键环节之一,它决定着后续流程的运行工况、最终出水水质和成本费用,因而成为水处理工程中最重要的研究和应用领域之一。
研制和开发新型、高效、无毒、廉价的无机高分子絮凝剂成为水处理领域的一项迫切任务,是当前国内外水处理界关注的重要课题之一[1～4]。
笔者着手研究的聚硅酸金属盐絮凝剂,是一类新型无机高分子复合絮凝剂。
该类絮凝剂分子量高、絮凝性能优异、成本低,可以广泛应用于各种工业废水处理,因此是当前国内外无机高分子絮凝剂研究的一个热点。
1 聚硅酸硫酸铝铁(PSAFS)的制备表1 试验试剂试剂纯度生产厂家硫酸分析纯湖南株州化工厂硅酸钠分析纯天津化工厂硫酸铁分析纯上海化学试剂公司硫酸铝分析纯上海化学试剂公司表2 主要仪器仪器名称型号生产厂家增力电动搅拌器JJ 21杭州市仪器厂六联电动搅拌器JJ 24杭州市仪器厂浊度计ZBX 24上海分析仪器厂精密酸度计p Hs 23C上海分析仪器厂 相对于有机和天然高分子絮凝剂,无机高分子复合絮凝剂的优点是很明显的,它能以相对较低的成本取得较优良的处理效果,而聚硅酸金属盐絮凝剂是主要的研究对象,由于铝系絮凝剂的种种不足,铁系絮凝剂日益受到人们的重视[5,6]。
聚硅酸盐类絮凝剂
这两个你们自己商量一下看各自做哪个：1：淀粉衍生物絮凝剂（这是有机高分子絮凝剂，其衍生物可以使用丙烯酸，丙烯酰胺等等）2：聚硅酸盐类絮凝剂（这是无机高分絮凝剂，其中的盐类可以是铝盐，铁盐等等）先去查相应的资料，然后自己确定具体的淀粉衍生物和聚硅酸盐类。
查文献的方式：图书馆主页-中国期刊/优秀博硕士学位论文全文数据库，然后输入检索词进行检索。
总结好后把你的实验思路或者说你想做哪些方面的性质测试于下周二告诉我……论文不能抄袭，实验部分参考大量的文献后做一定的改进，数据一定要自己做；前沿部分也要总结，如果将来一旦查出重复率过高，是会被取消学位的……聚硅酸硫酸锌絮凝剂的制备和性能研究在各种水处理方法中，絮凝法是一种应用最广、成本最低、最常用的处理方法，而高效絮凝剂的研制是絮凝法的核心问题。
本文是研制一种聚硅酸金属盐絮凝剂——聚硅酸硫酸锌(PZSS)，以水玻璃和硫酸锌为原料来制备，制备方法是：用水玻璃在酸性条件下制备聚硅酸，然后在活化一段时间的聚硅酸中加入ZnSO_4，使聚硅酸和ZnSO_4反应制备得到PZSS。
在PZSS的制备过程中，考察了SiO_2浓度(％)、Zn~(2+)／SiO_2摩尔比、反应时间及活化时间各因素对PZSS絮凝性能的影响，并对提高PZSS稳定性的方法进行了讨论，得到了PZSS的最佳制备条件。
同时，讨论了影响PZSS絮凝作用效果的工艺条件，并与聚硅酸硫酸铁(PFSS)和聚硅酸硫酸铝(PASS)絮凝剂进行了絮凝、脱色、除油、除CODcr的比较试验。
本文还对PZSS的絮凝机理作了初步探讨。
聚硅酸硫酸铝絮凝剂铝硅间的相互作用及其絮凝机理从硅酸的聚合机理及铝盐性质出发,提出了铝盐与聚硅酸颗粒间的作用模型;并利用Zeta电位测定及红外技术对聚硅酸硫酸铝絮凝剂(简称PSAS)的絮凝机理加以分析探讨 .结果表明在废水中絮凝剂与废水胶体颗粒间几乎不起化学反应,而主要以物理作用的形式相结合 .无机高分子复合絮凝剂的研制趋向复合型无机高分子絮凝剂的研制在我国成为一种发展趋势，对其需要有科学的认识。
聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及其性能研究
聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及其性能研究范剑明;吉仁塔布;李诚诚;季伟【摘要】Poly aluminum ferric silicate was prepared from high - alumina - bearing fly ash, sulfu-ric acid cinder and industrial waste acid. Based on the chemical and physical property of the high - alumina fly ash, the extraction process of silica, aluminium and ferrum of " solid - phase pyroly-sis and acid leaching" was established by taking trona as cosolvent. The best synthesis conditions of poly aluminum - ferric silicates was reached when molar ratio of silicate and alumina is 1 : 0.7, molar ratio of silicate and alumina is 1 : 0.5, pH value is 2, polymerization temperature is 60?. Finally, the product was characterized using XRD, IR and SEM. The result shows that the poly a-luminum ferric silicate from this fabrication process was of good polymerization and big polymer size. Compared with the traditional flocculants, this new product has better flocculation performance.%以高铝粉煤灰、硫酸烧渣、工业废酸为原料制备聚硅酸铝铁.根据所用高铝粉煤灰的化学与物相组成特点,确立了采用以天然碱为助溶剂的固相热解活性激活法联合酸溶提取硅铝铁的工艺路线,并利用正交试验确定了聚硅酸铝铁最佳合成工艺条件:硅铝摩尔比1:0.7,硅铁摩尔比1:0.5,pH值为2,聚合温度为60℃；然后借助XRD、IR、SEM对产品进行了表征,表明制备出了聚合度好、聚体单元大的聚硅酸铝铁；同时进行产品絮凝性能检测,显示出较传统絮凝剂具有更为突出的絮凝性能.【期刊名称】《矿产保护与利用》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】4页(P37-40)【关键词】高铝粉煤灰;聚硅酸铝铁;酸溶;聚合条件;助溶剂;絮凝性能【作者】范剑明;吉仁塔布;李诚诚;季伟【作者单位】内蒙古工业大学煤炭转化与循环经济研究所,内蒙古呼和浩特,010051;内蒙古工业大学煤炭转化与循环经济研究所,内蒙古呼和浩特,010051;内蒙古工业大学煤炭转化与循环经济研究所,内蒙古呼和浩特,010051;内蒙古工业大学煤炭转化与循环经济研究所,内蒙古呼和浩特,010051【正文语种】中文【中图分类】TQ314.253粉煤灰的处理技术引起了世界的高度关注，同时取得了长足的进步。
纳米聚硅酸铝铁絮凝剂的制备和性能
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污染 ， 利于 污染清 运及 干化处 理 ．运用 纳 米技术 改 良絮凝 剂 的研究 尚未见报 道 ， 者 尝试 把 纳米 技 术运 用 有 作
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（ 河南大学 化学 化工学 院， 河南 开封 ４ 、 化铝为原料 通过超声 的 方法 制备 了无 机 高分 子纳米 级聚硅 酸铝铁 絮凝 剂 （ ａｏ 氯 Ｎ ｎ—
聚硅酸铁高分子絮凝剂的制备及其在废水处理中的应用
doi:10.19677/j.issn.1004-7964.2024.02.010聚硅酸铁高分子絮凝剂的制备及其在废水处理中的应用纪发达1，景翔宇2，王敬伟1，张庭瑞2*（1.山东龙港硅业科技有限公司，山东潍坊261300；2.南乌拉尔国立大学，车里雅宾斯克454080）摘要：随着环境保护要求的提高和节约水资源的迫切性，行业对工业废水深度处理用絮凝剂的处理效率和综合成本提出了更高的要求。
文章以硅酸钠为原料，制备了一种低成本、高效能的无机高分子絮凝剂聚硅酸铁，并研究了絮凝剂制备过程中的影响因素，找到了最佳的制备条件；在处理废水时，考虑反应条件的影响，优化反应条件以达到最佳效果。
主要研究内容及结果如下：最佳制备条件为Fe 与SiO 2的质量比为1∶2，pH 值为2.5，反应温度45℃，在反应器中熟化30min；最佳反应条件为污水pH 值为7，絮凝剂添加量为1.0g/L，絮凝时间为20min，此时除浊率可达98.8%、COD 去除率84.5%、脱色率97.5%。
处理后水质符合国家规定的印染废水一级出水标准。
关键词:聚硅酸铁；絮凝剂；废水；絮凝性能中图分类号:X 703文献标志码:APreparation of Polysilicate Iron Polymer Flocculant and its Appli-cation in Wastewater Treatment(1.Shandong Longgang Silicon Technology Co.,Ltd.,Weifang 261300,China;2.South Ural State University,Chelyabinsk 454080,Russia)Abstract:With the improvement of environmental protection requirements and the urgency of saving water resources,higher requirements have been put forward for the treatment efficiency and comprehensive cost of flocculants used in advanced treatment of industrial wastewater.This article adopted sodium silicate as the raw material to prepare a low-cost and efficient inorganic polymer flocculant (i.e.,polysilicate iron),and studied the influencing factors of the flocculant during the preparation process for the optimal preparation.The obtained optimal preparation conditions are as follows:the ratio of Fe to SiO 2is fixed at 1∶2and the reaction is conducted at pH 2.5and 45℃for 30min.The optimal reaction conditions are as follows:the amount of flocculant added is 1.0g/L at pH 7.0,and the flocculation time is 20min.At this time,the turbidity removal rate,COD removal rate,and decolorization rate could reach 98.8%,84.5%,and 97.5%,respectively.The quality of treated water met the national standard for the first level effluent of printing and dyeing wastewater.Key words:polysilicate iron;flocculant;wastewater;flocculation performance收稿日期：2023-09-02修回日期：2023-11-02接受日期：2023-11-04基金项目：山东省技术创新引导计划项目（2019CXJJA2030004）第一作者简介：纪发达（1981-），男，工程师，主要研究方向：无机硅化物产品及下游产品的研发与产业化研究工作。
聚硅酸金属盐类絮凝剂的研究进展
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聚硅酸金属 盐类絮凝剂 的研 究进展
（ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｉ ｈ ｕ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｌｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｆ ｕ ｓ ｈ ｕ ｎ １பைடு நூலகம் １ ３ ０ ０ １ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｆ ｌ ｏ ｃ ｃ ｕ ｌ ａ ｎ ｔ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｗｉ ｄ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ．ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ｅ ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ａ ｎ ｔ ｓ ｂ ｙ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍｓ ｏ ｆ
ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｄ ｏ ｕ ｂ ｌ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ， ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｎ ｅ ｕ ｒ ｔ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ａ ｄ ｓ ｏ ｐｔ ｒ ｉ ｏ ｎ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｉ ｎ ｇ ，ｓ ｅ ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ａ ｐ ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ｏ ｎ ． Ｐ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｌｏ ｆ ｃ ｃ ｕ ｌ ａ ｎ ｔ ｉ Ｓ ａ ｎ ｅ ｗ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｉ ｎ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｌ ｆ ｏ ｃ ｃ ｕ ｌ ａ ｎ ｔ ． ｉ ｔ ｉ Ｓ ｍｏ ｒ ｅ ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ ｌ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ａ ｎ ｒａ ｔ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｎ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｌｏ ｆ ｃ ｃ ｕ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ ， ａ ｎ ｄ ｃ ｈ ｅ ａ ｐ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｌｏ ｆ ｃ ｃ ｕ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｐ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｌ ｆ ｏ ｃ ｃ ｕ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ ｗａ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｌ ｆ ｏ ｃ ｃ ｕ ｌ ａ ｎ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｆ ｌ ｏ ｃ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ； Ｆ ｌ ｏ ｃ ｃ ｕ ｌ ａ ｎ ｔ ；Ｗｌ ａ ｓ ｔ ｅ ｗａ ｔ ｅ ｒ ；Ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｃ ； Ｄｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ