聚硅酸硫酸铝铁_PSAFS_的合成_赵会明

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聚硅酸铝铁（PSAF）混凝处理微污染原水中试试验研究

聚硅酸铝铁（PSAF）混凝处理微污染原水中试试验研究韩燕飞;曾锦明;汪琳【摘要】针对珠海市某水库水水质污染特征，采用聚硅酸铝铁（PSAF）作为混凝剂，通过小试试验和中试试验对其混凝效果进行研究。

结果表明，PSAF对此水库水具有良好混凝沉淀效果，形成的絮体密实、沉降速度快、产生污泥体积小。

对浊度的去除效果优于聚合氯化铝铁（PAFC），且远远优于聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）。

中试试验装置中，PSAF的最佳投加量为7mg/L，在此投加量下，滤前浊度去除率达到70.8%，滤后出水对浊度去除率达到94.6%。

【期刊名称】《城镇供水》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P70-73)【关键词】PSAF;混凝;中试试验【作者】韩燕飞;曾锦明;汪琳【作者单位】珠海水务集团有限公司，广东珠海519020;珠海水务集团有限公司，广东珠海 519020;珠海水务集团有限公司，广东珠海 519020【正文语种】中文由于饮用水水源污染日趋严重，水中的有机物、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及铁和锰等污染物含量越来越多，而人们对饮用水水质的要求则越来越高，因此单独使用传统混凝剂已经越来越不能满足目前水质要求，在不改变传统给水处理工艺基础上，寻找高效、无毒的新型混凝剂已经成为给水处理技术中研究的重点[1～5]。

PSAF是一种针对聚铝和聚铁混凝剂在使用中存在的不足而开发的新型无机高分子混凝剂, 国内外已经开展了对PSAF的深入研究，并取得了很大的进展[6～8]。

研究结果表明，PSAF网状结构凝聚体具有较大的表面积、综合了聚硅酸网铺卷扫、吸附架桥等机理和铝盐混凝剂絮体大、脱色性能好以及铁盐混凝剂絮体密实、沉降速度快等特点。

大量资料证实，PSAF混凝剂比传统的铝、铁盐混凝剂的絮凝效果要好[9～10]。

而且在水处理中可以取代部分有机合成高分子混凝剂以避免毒性问题，对某些特定水质有广阔的应用前景。

珠海市某水厂以水库水为供水水源，水库容量大、水的流动性小，水库补给源的水质受城市生活污水、工业废水、农田排水以及养殖投饵等的影响，导致水质受到污染。

聚硅酸铝铁的制备及其对含Ni 2+废水的吸附性能

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摘要：过正交试验，定聚硅酸铝铁的最佳制备条件为ｎ聚硅酸）（ｌ）＝２１ｎ聚硅酸）ｎ通确（：Ａ” ：，（：
（ｅ）＝：，出液ｐＦ” ２１浸Ｈ为４３熟化温度为６．，０℃ ．用分光光度法研究其对Ｎ的吸附性能，ｉ结果表明：当废水
Ａｂｔａｔ：ｅｏｉｓｒｃＴｈｐｔｍｕｍｘｒｍｅａｏｄｉｉｎｓｆｒｐｅａａｉｎｏｏｙｓｌａｅａｕｎｍｅｒｔｗｅｅｏｔｉｄｙｏ — ｅｐｅｉｎｔｌｃｎｔｏｏｒｐｒｔｏｆｐｌｉｉｔｌｍｉｕｆｒｉｃｒｂａｎｅｂｒｔｏｏａｅｔＮｉｋｌｃｎｔｉｉｇｗａｔｗａｅｓｔｅｔｄｗｉｈｐｌｉｉａｅａｕｍｉｍｅｒｔａｈｅｖａｅｗａｓｄｅｈｇｎｌｔｓ．ｃｅ — ｏａｎｎｓｅｔｒｗａｒａｅｔｏｙｓｌｃｔｌｎｕｆｒｉｎｄｔｅｒｍｏａｒｔｌ —
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硕士学位论文-聚合硅酸硫酸铝絮凝剂的合成与改性研究模板

重庆大学硕士学位论文聚合硅酸硫酸铝絮凝剂的合成与改性研究硕士研究生：姚剑军指导教师：张立武副教授学科专业：环境科学重庆大学化学化工学院二OO七年四月Master Dissertation of Chongqing UniversityA Study on Synthesis and Modificationof Polyaluminium SilicateSulfate FlocculantsMaster Candidate: Yao Jian-junSupervisor: Associate Prof. Zhang Li-wuMajor:Enviromental ScienceCollege of Chemistry & Chemical EngineeringChongqing UniversityApril 2007摘要利用硫酸铝、水玻璃和铝酸钠合成了系列聚合硅酸硫酸铝(PASS)，在此基础上，利用有机高分子絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)和聚丙烯酰胺(PAM)对聚合硅酸硫酸铝进行了改性，并对其结构特征、铝形态分布、稳定性能、絮凝性能以及对生活污水的混凝效果进行了讨论。

利用观察凝胶时间和透光度变化对聚合硅酸硫酸铝稳定性研究表明：在铝硅摩尔比为20，煮解温度为60℃时制备的聚合硅酸硫酸铝具有较好的稳定性，其最长凝胶时间可达六个月以上。

利用红外和X－射线衍射技术对聚合硅酸硫酸铝的结构研究表明：聚合硅酸硫酸铝具有与聚合硫酸铝相似的多羟基聚铝结构。

聚合硅酸硫酸铝中的硅以与铝类似的结构形态参与了羟基铝的配位聚合，从而保持了原聚合硫酸铝的结构特征。

利用Al-Ferron逐时络合比色法对聚合硅酸硫酸铝的结构特征研究表明：随着铝硅比增加，单核羟铝配合物Ala的含量减少，同时铝的水解聚合大分子或胶体物质含量Alc则随之增加，表明聚合程度确实随之提高了。

铝多核羟基配合物即Alb组分则相对稳定，约占聚合硅酸硫酸铝中铝总量的三分之一左右。

聚硅酸氯化铝铁絮凝剂的合成及其特性

Ｋｅｏｄ：ｅｅａｔ（ＡＳ）ｉｌｑｉａｔａｒｌｍｉｆｏｓｍｉ；ｓｌｎａｒｅｔｐｏｆｙｗｒｓｆｕｎＰＦＣ；ｐｃｉｌｕｄｗｅｔ；ａｎｅｕｎｉａｇｗｔ；ｄｒｈｒｉｌｌｃｋｎｉｇｓｗｅｕｉｒｅｍｕｔｉｅｃｅｅｅ
定、廉的无机高分子絮凝剂提供依据。价
关键词：凝剂；絮酸洗废液；铝矿；含模拟水样０．
文献标识码：Ａ
文章编号：０ —９３２０）３０７ —３１４６３（０７０ —０７００
高秀美衣守志王青臣２，，
（．１天津科技大学天津市制浆造纸重点实验室，天津３０２；．０２２２山东省利津县陈庄镇政府，山东东营２７４）５４７
摘要：利用天津某钢厂的工业废料——盐酸酸洗废液、铁屑和含铝矿等为原料，合成了具有不同摩尔比的无机高分子絮凝剂聚硅酸氯化铝铁（简称ＰＦＣ，ＡＳ）采用Ｚｔ电位测定法分析了产品在其水解溶液中的带电情ｅａ况，通过絮凝实验对絮凝剂的絮凝机理作了初步分析。通过处理模拟水样，传统絮凝剂聚合氯化铝并与（Ａ）了对比实验，ＰＣ作结果表明，在投加量相同的情况下，ＡＳＰＦＣ具有较高的除浊能力，开发研制高效、对稳
ｅｅｔｃｈｒｃｅｓｃｏＡＳａｔｄｅｙＺｔｏｅｔｎｕａｏｎｄｔｅｆｃａｉｎｍｅｈｎｓｅｓｌｃｒａｃａａｔｒｔｆＦＣｗｓｓｕｉｄｂｅａｐｔｎａｍｅｓｒｔｎ，ａｅｕｔｃａｉｉｌｉｉＰｉｌｉｈｌｌｏｃｍｓｗｒａｏｅｌｓｄｅｙｆｅａｉｘｅｉｎｓｕｔｉｄｂｅｕｔｎｅｐｒｌｌｏｃｍｅｔ．Ｒｅｕｔｈｗｔａ，ｃｍｐｒｄｗｉＡＣ，ｔｅｓｌｔｇｗｔｅｔｎｔＡＳｓｌｓｏｔｏａｅｔＰｓｈｈｈｉａｉａｅｔａｍｅｔｈＰＦＣｍｕｎｒｒｉｗｈｅａｖｔｇｆｈｇｅｕｂｄｔｍｏａｆｃｅｃｔｅｓＩｅｄｓ．Ｔｅｒｓａｃｌｂｓｆｏｅｓｈａｔｄａａｅｏｉｈｒｔｒｉｙｒｖｅｉｎｙｗｈｔａｌｏｎｉｅｌｉｉｈｌｅｈｅｒｈｗｌｅｕｅｕｆｒｔｅｉｌｈｄｖｌｐｎｆａｌｆｃｖ，ｓｂｅａｄｃｅｐｐｌｍｅｃｆｃｕａｔｅｅｏｍｅｔｌｅｅｔｅｔｌｎｈａｏｙｒｏｃｌｎ．ｏｉａｉｌ

聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及对含Cd2+废水处理研究

酸镉、碳酸钠、酸钠、化铝、化铁、硅氯氯双硫腙，为均分析纯。７３Ｇ紫外可见分光光度计，海精密科学仪器２０上有限公司；ＨＧ９４Ｄ２２０型电热恒温鼓风干燥箱，海上
第３卷第５５期２１年９０２月
非金属矿
Ｎｏｎ— ｅａｌｉＭｉＭｔｌｃｎｅｓ
ＶＯ１３５ｏ．．Ｎ５
聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及对含Ｃ＋ｄ废水处理研究
刘德汞缑星赵慧茹张平
（阳师范学院化学化工学院，河南信阳４４０）信６００
ｒｍｏａａｅｏｅｖｌｒｔｆＣｄｗａｌｏｄｔｒｎｄＡｍｏａａｅｏｓａｓｅｅｍｉｅ．ｒｅｖｌｔｆＣｄｕｏ９．％ｗａｂａｎｄｗｈｎｔｅｐｖｌｅｏｒｐｔ９１ｓｏｔｉｅｅｈＨａｕｆｗａｔｗａｅ，ｈｏａｅｏＳｎｄｓｅｔｒｔｅｄｓｇｆＰＡＦａａｓｒｉｎｔｍｅｗｅｅ８２ｂｏｐｔｏｉｒ，０ｍＬ／ａｄ９ｉｒｓｅｔｅｙＬｎ０ｍｎ，ｐｃｉｌ．ｅｖ
ＡｂｔａｔＰｌｓｌａｅａｕｎｍｅｒｅ（Ｓ）ｓｐｅａｅｔｌｓｓｒｗｍａｅｉｌｎｈｐｉｌｒｐｒｔｎｃｎｉｏｓｗｅｅｓｒｃｏｙｉｃｔｌｍｉｕｆｒｉＰＡＦｗａｒｐｒｄｗｉｆａｈａａｔｒａａｄｔｅｏｔｅａａｉｏｄｔｎｒｉｔｈｙｍａｐｏｉｄｔｒｉｅｙｏｔｏｏａｅｔ．ｓｌｈｗｅａｅｏｔｌｒｐｒｔｎｃｎｉｏｓｗｅｅｎｐｌｓｌａｅｎＡｌ）２：，（ｏｙｉｃｔ）：ｅｅｎｄｂｒｇｎｌｓＲｅｕｔｓｏｄｔｔｔｐｉｅａａｉｏｄｔｎｒ（ｏｙｉｃｔ）：（ ” ＝ｍｈｔｓｓｈｈｍａｐｏｉｉ１ｎｐｌｓｉａｅｌ

含硼聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂的制备及性能研究

ｐｅａａｉｎｃｎｉｎｒｓｆｌｗｓｎＦ）（ＩｎＳ）０５０５１０ｎＢ：（ｉ０１：：ｃｉｔｎｐａｕ．ｎｒｐｒｔｏｄｔｓａｅａｌ：（ｅ：Ａ）（ｉ．：．：．：（）Ｓ）．５１ａｔａｉＨｖｌｅｉ２０ａｄｏｉｏｏｏｎ：＝ｎ＝ｖｏｓ
ＰＣ、ＰＣ处理的水样结果作比较。ＡＦ１５稳定时问的测定，样品制备好以后，在室温下放置至样品刚出现胶凝现象，这一段时间称为样品的稳定时间。
抑制硅酸分子问羟基缩水自聚继而胶凝，引人了硼，从而可以制备出一种带环状的新型絮凝剂含硼聚硅酸硫酸铝铁絮凝
（附铂黑电极）、分析天平、电子天平。
１３絮凝剂的制备．
十分担忧的问题。絮凝法是水处理领域常用的方法之一，所谓絮凝就是分散颗粒由于相互作用结合成凝聚体而增大的过程。能够引起颗粒絮凝的物质在一般情况下叫做絮凝剂。水
处理中常用的絮凝剂是铝盐和铁盐。聚硅酸盐絮凝剂因其具有大分子结构并带正电性，因此
维普资讯
ＣｈｎｅｍｉａｌｉａＣｈｃｓ
含硼聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂的
制备及性能研究
◆ 李家玉崔晓莉朱雪梅（盐城工学院江苏盐城２４０）２０３
摘要：以硅酸钠、硫酸铁、硫酸铝和硼砂为原料制备无机高分子含硼聚硅酸硫酸铝铁絮凝剂（ＦＳＢ）ＰＡＳ，最佳
剂（ＡＳＢ）ＰＦＳ。
１实验
１１主要药品．

聚合硫酸铁(PFS)的制备方法

聚合硫酸铁(PFS)的制备方法提出了反应塔生产聚合硫酸铁新工艺，用于生产，取得了良好的效果。

目前国内多采纳反应釜法生产聚合硫酸铁，该工艺存在反应周期长，设备腐蚀严峻，日常修理任务重等缺陷。

针对上述问题，山东建造工程学院提出了反应塔生产聚合硫酸铁新工艺，用于生产，取得了良好的效果。

详细制备办法如下。

按照氧气氧化硫酸亚铁反应的特点，采纳了耐腐蚀材料制成的反应塔，利用混合液在塔内流淌时形成的巨大比表面积，加强气体的汲取，从而加快反应速度。

利用反应塔举行生产既可以在常压，也可以在加压条件下举行。

反应方程式为： 4FeSO4+(2-n)H2SO4+O2→2Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+2(1-n)H2O+mFe2(OH)n(SO4)3-n/2→Fe2(OH)m(SO4)3-n/2 式中：0 n 2，m=f(n) 聚合硫酸铁的生产过程如下：按比例将硫酸亚铁、硫酸和水加入溶解槽中，升温至硫酸亚铁溶解后，注入储罐，用耐腐泵将溶液打入反应塔内，调整液体流量，同时向塔内加入氧气和催化剂，混合液即发生催化氧化聚合反应。

生产过程中不断对溶液中的亚铁离子举行监测，等亚铁离子彻低氧化后，反应结束，将液体聚合硫酸铁成品用泵打入成品池。

反应后剩余的催化剂和氧气可以留待下次生产继续用法。

(5)氯酸钾氧化法是一种氧化剂，在酸性介质中其氧化性更强，氧化反应式： 6FeSO4+KCIO3+3H2SO4→3Fe(SO4)3+KCl+3H2O 该法制备工艺容易，反应相对温柔，氧化剂用量少，且无有害气体产生，但氯酸钾价格昂贵，生产成本高，而且钾盐杂质的夹入也影响产品质量。

制备办法 2 硝酸催化氧化将一定量的硫酸亚铁、硫酸、硝酸和水加入反应釜中搅拌，控制反应温度在60～90℃，同时通入空气举行氧化。

硝酸用量约为物料总量的4.0%，反应时光5h左右。

因为硝酸价格较低，对人畜毒性较低，制得的聚铁可用于工业废水、生活用水等的净化处理，但是硝酸用量大，生产过程陪同氮氧化物的排出而污染环境。

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　2004年9月重庆大学学报Sep.2004第27卷第9期JournalofChongqingUniversityVol.27　No.9

文章编号:1000-582X(2004)09-0099-03

聚硅酸硫酸铝铁(PSAFS)的合成赵会明1,罗固源2(1.重庆大学化学化工学院,重庆400030;2.重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆400030)

摘　要:提出了一种新型无机高分子絮凝剂聚合硅酸硫酸铝铁(PSAFS),PSAFS保留了铝铁各自均聚物的优点,克服了聚合氯化铝(PAC)处理后水样中残留铝浓度较高和聚合氯化铁(PFC)稳定性较差的一些缺点,因此,近年来引起国内外的普遍关注。采用水玻璃、硫酸铝和硫酸铁为原料制备聚合硅酸硫酸铝铁,研究了各种因素对该无机高分子絮凝剂絮凝行为的影响,分析了聚硅酸的稳定性、Al/Fe/Si的摩尔比值与絮凝行为的关系,得到了最佳合成条件。关键词:絮凝剂;聚合硅酸硫酸铝铁;制备方法;絮凝行为;影响因素中图分类号:X131.2;X703.5文献标识码:A

聚硅酸(PS)作为助凝剂,具有来源广、无毒、成本低和聚合简单的优点,可以加速悬浮物的沉降。但是聚硅酸的电中和能力很弱,易凝胶,稳定性和储存性较差,须现场配制,在使用上受到一定限制[1]。据国内外有关文献报道,在聚硅酸中加入金属离子不但能增加其稳定性,还能形成一系列新型聚硅酸絮凝剂,如聚硅酸铝、聚硅酸铁、聚硅酸铝铁等。我国从20世纪90年代开始对聚硅酸铝铁絮凝剂进行合成与研究,已经把这一课题列为国家“九五”科技攻关项目[2-3],在合成方面,主要是将硫酸铝和硫酸铁溶液混合后加入到聚硅酸中,由于铁盐比铝盐更容易与聚硅酸聚合,这样将影响铝盐与聚硅酸的聚合。笔者采用剧烈搅拌条件下向聚硅酸中分步加入硫酸铝和硫酸铁溶液的方法制备了聚合硅酸硫酸铝铁(PSAFS),并对影响其絮凝行为的因素进行了探讨。1　实验部分1.1　主要仪器和药品JJ-1增力电动搅拌器(金坛市新航仪器厂),JJ-4六联电动搅拌器(金坛市中大仪器厂),ZBX-4型浊度计(西师电子产品开发部),pHS-3C型精密酸度计(上海电光器件厂),水玻璃(重庆井口化工厂,浓度为27%)、硫酸铝(成都科龙化工试剂厂,分析纯)、硫酸铁(成都金山化工试剂厂,分析纯)、嘉陵江某排污口水样(澄清后浊度为3.4NTU,pH=6.9)。1.2　PSAFS的制备室温下,把水玻璃溶液稀释10倍,用20%的硫酸溶液和1.0mol/L的NaOH溶液调节pH值到5.5左右。活化一定的时间后,剧烈搅拌,按照预定的比例先后加入0.5mol/L的硫酸铝溶液和0.5mol/L的硫酸铁溶液,用0.5mol/L的NaOH溶液调节混合液的pH值并持续搅拌10～30min,然后用蒸馏水稀释到一定浓度后静置熟化。1.3　凝胶时间的测定PS凝胶时间的测定。聚硅酸在制备后放置一段时间,溶液经历一个先变成淡蓝色,然后凝胶的过程。取适量样品置于小烧杯中,待样品呈现淡蓝色后,开动搅拌机300r/min左右,直到搅拌机叶片附近的样品不再流动为止,记录从制备到失去流动性所经历的时间就是该样品的凝胶时间。1.4　混凝实验采用烧杯实验装置,在六联搅拌机上进行。取500mL水样加入一定量的絮凝剂,先以200r/min的速度搅拌1min,再以60r/min左右的速度搅拌10min,静止沉降10min后,取液面2cm下的清液用ZBX-4型浊度计测定浊度。

收稿日期:2004-04-12基金项目:重庆大学基础及应用基础研究基金资助项目(713411003)作者简介:赵会明(1963-),男,重庆人,重庆大学副教授,博士研究生,主要从事化学及环境科学的研究。2　结果与讨论2.1　pH值对聚硅酸稳定性的影响在活化过程中,硅酸的聚合速度主要受反应温度、体系酸度、SiO2含量以及共存离子等因素的影响,其中影响作用最大的是硅酸溶液的pH值。戴安邦[4]等人通过测定不同pH值时硅酸的凝胶时间得出结论:在不同介质的酸中,pH值对聚硅酸稳定性的影响趋势是一致的。向水玻璃溶液中加酸时,硅酸的凝胶时间随pH值降低而急剧缩短。当pH值在5～10范围内时,溶液很快凝胶,但pH值继续减小时,凝胶时间变长,当pH值小于2时,凝胶时间加快,全部凝胶时间对pH值的关系曲线呈“N”形。这是因为硅酸在酸碱条件下聚合机制不同。用稀硫酸调节水玻璃溶液的pH值,分别测定了不同pH值和不同SiO2浓度的硅酸呈现淡蓝色(t1)、凝胶的时间(t2)和时间差(t2-t1),结果记录在表1和表2中。表1　pH值对硅酸聚合过程的影响　(室温,SiO2浓度为2.5%)pH值t1/mint2/mint2-t1/min2.02280——3.01800——3.5840222014204.14207203004.51202401205.04090505.65.0127.06.90.62.01.48.20.20.80.6表2　SiO2浓度(%)对硅酸聚合过程的影响(室温,pH值为5.5)SiO2浓度(%)t1/mint2/mint2-t1/min1.02024——1.54207203002.02535102.58.0168.03.01.02.51.53.50.50.90.44.00.20.30.1这种变化现象也可以用3种组分的理论[3]来解释,溶液呈现淡蓝色是硅酸开始聚合的标志,即Sia向Sib转化,表明此时的硅酸开始活化,并水解聚合成几个Si—O键的线状分子。SiO2浓度越大,pH值越接近中性,这一过程越容易进行,则t1越小。随着时间的延长,硅酸的聚合度逐渐增大,首先表现为分子链不断增长,Sia含量减少,Sib含量增加。硅酸聚合到一定的程度后,Sia和Sib向Sic转化,硅酸开始凝胶,分子结构开始由长链过渡到空间网状结构,此时Sia和Sib含量很少,硅酸逐渐失去活性。因此在实际应用中,应把握好活化硅酸的pH值和凝胶时间对聚合度的影响情况,这对寻找引入金属离子的最佳时机具有决定性的意义。在适当的t2-t1时间段内引入金属离子,不但可以控制硅酸的聚合度,还可以达到使硅铝铁共聚的目的,能够获得产品的电中和能力和黏结架桥能力的最佳组合。另外,由于引入金属离子可以明显降低硅酸溶液的pH值,当用碱性条件的活性硅酸试验时,溶液会经历中性阶段,溶液容易迅速凝胶,导致试验失败,并且所得产品比用酸性条件的活性硅酸制得产品性能差。2.2　铝铁硅的摩尔比对絮凝行为的影响固定[Al,Fe]/[SiO2]=2∶1,改变Al/Fe的摩尔比,考察在pH值为7.1时对PSAFS絮凝行为的影响,以剩余浊度(NTU)对投加量(mg/L以SiO2和Al2O3计)作图,得到Al/Fe摩尔比对絮凝效果的影响曲线,如图1所示。

图1　不同Al/Fe摩尔比对剩余浊度的影响图1可以看出,当Al和Fe摩尔比为1∶1时,PSAFS的絮凝效果在低剂量范围(小于14mg/L时)内,与铝铁离子的摩尔比大于1的样品除浊效果相当或者稍微差一些,但是,在投药量大于14mg/L时,絮凝效果较好。从图上还可以看出,随着铁含量的增加,除浊效果加强。王炳建等[5]用透射电镜观察了聚硅酸氯化铝铁(PSAFC)絮凝剂的凝胶颗粒结构,发现PSAFC的分子结构呈长链枝杈状聚集态。随着铁离子含量增加,样品的分子链长度增加,这一点正好解释了出现以上现象的原因。但是,随着铁含量的继续增加,絮凝效果的增加趋势变得缓和。从图1中也可以看出,当Al/Fe=3∶7时,絮凝剂的除浊效果开始下降。

100重庆大学学报 2004年有些资料报道,絮凝剂中铝铁的配比为2∶1时,除浊效果最好,也有文献报道为10∶4[6]。但按这种配比制备的絮凝剂的脱色效果略差。并且当铝铁摩尔比大于1时,产品有“挂壁”现象出现,这一点也说明了絮凝剂中的铁离子有增加产品稳定性的作用。综合考虑以上各种因素,确定絮凝剂中Al/Fe的最佳配比为1∶1。固定铝铁的摩尔比为1∶1,改变[Al,Fe]/[Si]的摩尔比,重新配制聚硅酸铝铁絮凝剂,在同样的条件下做絮凝试验,观察硅含量对絮凝效果的影响情况。以剩余浊度(NTU)对投药量(mg/L)作图,得到[Al,Fe]/[Si]的摩尔比对絮凝效果的影响曲线,如图2所示。图2　不同的[Al,Fe]/[Si]摩尔比对剩余浊度的影响由图2可以看出,当[Al,Fe]/[Si]的摩尔比为2∶1时,处理后水样的剩余浊度最低。在沉降过程中,PSAFS中的SiO2含量越高,处理后水样的剩余浊度越低,絮凝效果越好,并且,矾花的大小和沉降速度随着SiO2含量的升高而变大。从图上可以看到,当[Al,Fe]/[Si]的摩尔比为1∶10和1∶5时,曲线出现了平台,这是因为絮凝剂中金属离子含量不足,活性硅酸的自身聚合反应得不到有效的控制,硅酸聚合速度比较快,样品中Alc、Fec和Sic含量高,而a组分和b组分含量少,絮凝剂投入水中后,金属离子水解产生的多核羟基离子含量很少,电中和作用很差,不能使水中颗粒物脱稳,也就不利于黏结架桥作用的充分发挥,所以综合絮凝效果随投药量的少量增加不会有明显的改善。图2中最上面的一条曲线最能说明这一问题。随着铝铁含量的增加,样品的絮凝性能逐渐提高,曲线中的平台逐渐消失,剩余浊度也明显减小,样品的稳定性迅速提高。这主要是由于有足够的铝铁离子与活性硅酸发生共聚反应,硅酸的聚合速度得到有效的控制,分子链过渡到网状结构的机会减少的缘故。随着[Al,Fe]/[Si]变大,样品恢复了应有的黏结架桥能力,并且有足够的a组分恢复了样品的电中和能力,综合絮凝效果增加,但这种增长趋势随着铝铁含量的进一步增加而变得和缓,这一点可以从图上看出来。当絮凝剂中的[Al,Fe]/[Si]的摩尔比为1:1时,即Al/Fe/Si=1∶1∶1,投药量为55mg/L时样品有最好的除浊效果,此时的脱色效果也比较好。综合考虑各种因素,确定絮凝剂中Al/Fe/Si的最佳配比为1∶1∶1。2.3　影响PSAFS稳定性的因素聚硅酸的稳定性决定着絮凝剂的稳定性,在制备过程中一切影响聚硅酸稳定性的因素同样会影响絮凝剂的稳定性,比如pH,活性硅酸的聚合时间等[7]。另

外,样品中铝铁硅的摩尔比也是影响其稳定性的重要因素。表3中的数据可以说明,当硅含量不变时,样品的稳定性随Fe/Al的增大而增强。这主要是因为铁离子比铝离子的水解趋势大的缘故。表3　Fe3+的含量对样品稳定性的影响铝铁摩尔比PASS3/11/11/30/1凝胶时间/d7152160>80

3　结　论1)影响聚合度最重要的因素是活化pH值,综合考虑操作的可行性、所得样品的絮凝性能和稳定性能等因素,确定硅酸的活化pH值为5.6,当5.06.0时都适合引入硫酸铝。2)除pH值以外,时间是影响所制得的样品性能的又一大因素。在相同条件下,铁离子与硅酸聚合的趋势比铝离子大,所以为达到两种离子的聚合度均衡发展,应该先引入铝,等到引入铝后溶液的pH值开始变化后,再引入铁离子最佳。3)絮凝试验的考察结果表明,铝铁硅的摩尔比对絮凝行为的影响作用较显著。通过试验确定,按Al/Fe/Si=1∶1∶1制备的样品可以得到稳定性和有效性的最佳结合。