聚硅酸盐类絮凝剂

聚硅酸盐类絮凝剂的制备及研究进展过内外学者的广泛重视并得到开发应用,聚硅酸盐类絮凝剂的开发成了研究热点。

通过对几种高分子聚硅酸盐絮凝剂的介绍,分析了它们的制备方法、特点、发展现状及应用。

关键词:聚硅酸盐类絮凝剂;废水处理;无机高分子絮凝剂随着工业的迅速发展,人口剧增,人类赖以生存的水资源日益贫乏。

70年代以来环境保护在世界范围内的兴起,废水处理得到更加广泛的重视,相应也促进了絮凝剂的研究。

絮凝剂可以分为无机、有机和微生物三大类。

有机、微生物的品种很多,但应用不如无机类广。

无机高分子絮凝剂比低分子絮凝剂处理效果好,且生产成本和价格相对较低,因此在水处理中已逐渐成为主流药剂[1]。

聚硅酸金属盐是一类新型复合型无机高分子絮凝剂,是在聚硅酸及传统的铝盐、铁盐等絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物。

硅是阴离子型,带负电,铝(铁)等金属离子是阳离子带正电。

它们在水溶液中相互结合,成为具有分形结构的聚集体,平均分子量可以高达200万。

这类絮凝剂可以把聚硅酸和聚铝(聚铁)的优势结合起来,充分发挥各自的长处,其絮凝脱稳性能远超过单独的聚硅酸或聚金属离子。

同聚硅酸相比,不但提高了稳定性,也增加了电中和能力;同聚金属离子相比,则增强了吸附架桥能力。

这类絮凝剂絮凝效果好,且易于制备,价格便宜,因此近年来成为国内外无机高分子絮凝剂的研究热点。

1聚硅酸助凝剂在传统的混凝工艺中,聚硅酸可以作为助凝剂与其他金属盐配合,且在处理低浊水的过程中取得了良好的效果。

自二十世纪三十年代后作为絮凝剂开始在水处理领域得到广泛应用。

聚硅酸的传统制备方法是中和法,具体方法是有硅酸钠在加酸条件下水解、聚合反应到一定的中间产物。

戴安邦等认为[2],在不同pH值条件,聚硅酸的聚合存在不同机理,通常在弱碱性或弱酸性条件下,起聚合作用的主要是一价原硅酸离子和原硅酸分子,这两种物质在溶液中存在的数量越多,则聚合的速度越快,因此可以通过控制中和所达到的pH值来控制聚合速度。

聚硅酸硫酸铁絮凝剂的制备及应用引言水处理是一个至关重要的环境领域，其核心使命是净化水资源，使其达到工业、农业和生活用水的标准。

在这个过程中，一个关键步骤就是絮凝，它被用来有效去除水中的固体颗粒和悬浮物。

聚硅酸硫酸铁，作为一种广受欢迎的絮凝剂，将在本文中进行详细介绍。

水处理的重要性无法被强调过。

随着工业化和城市化的快速发展，水资源的质量和可用性已经成为一个全球性的问题。

为了满足工业、农业和生活用水的需求，水处理成为了不可或缺的一部分。

通过一系列物理、化学和生物过程，水处理技术可以有效地去除水中的各种污染物，包括固体颗粒、有机物、重金属和微生物等，从而确保水质的安全和可用性。

絮凝是水处理中的一个关键步骤，它通过添加絮凝剂来促进水中的颗粒和悬浮物聚集在一起，形成大的絮状物，从而可以更容易地通过沉降或过滤去除。

如果没有这个过程，许多固体物质将仍然存在于水中，影响水质。

聚硅酸硫酸铁是一种常用的絮凝剂，它由硅酸盐和硫酸铁反应形成。

这种物质具有很好的絮凝性能，能够有效地去除水中的固体颗粒和悬浮物。

它的使用可以大大提高水处理的效率和质量，是水处理过程中的一个重要工具。

此外，聚硅酸硫酸铁还具有一些其他的优点。

例如，它可以在广泛的pH范围内使用，具有很好的稳定性；它的制备过程相对简单，成本较低；最重要的是，它对环境的影响较小，可以有效地保护水资源。

总的来说，水处理是保护和利用水资源的关键环节，而絮凝是水处理中的重要步骤之一。

聚硅酸硫酸铁作为一种常用的絮凝剂，具有优秀的性能和广泛的应用前景。

通过使用这种物质，我们可以更有效地去除水中的污染物，提高水质，满足工业、农业和生活用水的需求。

同时，它也为我们提供了一个解决全球水资源问题的有效工具。

第一部分：聚硅酸硫酸铁的制备聚硅酸硫酸铁的制备通常包括以下步骤：1. 准备硫酸铁溶液起初，需要将硫酸铁固体加入适量的水中，搅拌溶解，以制备硫酸铁溶液。

这是合成聚硅酸硫酸铁的基础材料。

絮凝剂的工作原理绪论：絮凝剂是一种常用的水处理剂，广泛应用于水处理、污水处理、纸浆和造纸工业等领域。

它能够有效地将悬浮在水中的微小颗粒结合成较大的絮凝物，从而便于沉淀和过滤，提高水质。

一、絮凝剂的分类根据其化学性质和用途，絮凝剂可以分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两大类。

1. 无机絮凝剂无机絮凝剂主要包括铝盐类、铁盐类和硅酸盐类等。

其中，铝盐类絮凝剂如聚合氯化铝（PAC）、硫酸铝等，通过与水中的颗粒物发生化学反应，形成沉淀物，从而实现絮凝的效果。

铁盐类絮凝剂如聚合硫酸铁、聚合氯化铁等，通过与水中的颗粒物结合形成絮凝物。

硅酸盐类絮凝剂如硅酸铝钠、硅酸铝钙等，通过吸附和凝聚作用将颗粒物结合成絮凝体。

2. 有机絮凝剂有机絮凝剂主要包括聚合物絮凝剂和有机高分子絮凝剂。

聚合物絮凝剂如聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇等，通过在水中形成大分子结构，与颗粒物发生物理吸附和凝聚作用，使其结合成絮凝物。

有机高分子絮凝剂如聚合氯化铝聚合物（PAC-PAM）、聚合硫酸铁聚合物等，是将无机絮凝剂与聚合物絮凝剂复配而成，具有较好的絮凝效果。

二、絮凝剂的工作原理絮凝剂的工作原理主要包括物理吸附、化学反应和凝聚作用三个方面。

1. 物理吸附絮凝剂中的聚合物或无机盐会在水中形成大分子结构，具有较大的比表面积，能够吸附水中的微小颗粒。

这种物理吸附作用可以增加颗粒之间的接触机会，促进颗粒的结合。

2. 化学反应无机絮凝剂通过与水中的颗粒物发生化学反应，形成沉淀物或结合物。

例如，聚合氯化铝会与水中的碱性物质反应生成氢氧化铝沉淀，从而将颗粒物结合成絮凝体。

3. 凝聚作用絮凝剂中的聚合物或无机盐通过与水中的颗粒物发生凝聚作用，使其结合成较大的絮凝物。

这种凝聚作用可以增加颗粒的质量和体积，使其易于沉淀和过滤。

三、絮凝剂的应用絮凝剂广泛应用于水处理、污水处理、纸浆和造纸工业等领域。

1. 水处理在水处理中，絮凝剂可以用于去除水中的悬浮物、有机物和色度物质，提高水的透明度和水质。

无机絮凝剂按其分子量的大小可分为低分子絮凝剂和高分子絮凝剂两大类。

低分子絮凝剂价格低、货源充足、但因其用量大、残渣多、效果差,故无机絮凝剂的发展已经基本上完成了低分子向高分子的转变。

现常用的无机高分子絮凝剂有聚合铝类絮凝剂、聚合铁类絮凝剂和活性硅酸类絮凝剂以及复合絮凝剂四大类。

(1)聚合铝类絮凝剂（如聚合氯化铝，硫酸铝等）聚合铝水解产生高价离子,形成各种类型的羟基多核络合物。

它们通过羰基式桥联作用,处于亚稳定状态。

而ＯＨ-与Ａｌ3+的比值[2](一般称盐基度或碱基度)对絮凝效果影响很大。

通常盐基度越高,絮凝效果越强,但过高则本身易生成难溶的氢氧化铝沉淀,导致絮凝效果降低。

研究表明,盐基度在7 5%-85%时最佳,此时絮凝体产生快,颗粒大而重,沉淀性能好。

聚合铝具有投药量少、沉降速度快、颗粒密实、除浊、除色效果明显等特点。

在工业水处理中得到广泛的应用[3]。

值得注意的是铝,尤其是活性铝,毒性较大,同时聚合铝制备方法不完善,致使较多水解铝的微细颗粒存在于溶液中,这在一定程度上限制了聚合铝的使用。

通过改善混凝反应条件,延长慢速混凝时间,能有效降低水中铝的含量。

(2)聚合铁类絮凝剂（如聚合硫酸铁等）聚合铁是另一新型无机絮凝剂,絮凝机理与聚合铝类似。

其主要类型有聚硫酸铁、聚氯化铁、聚氯化硫酸铁等等。

聚氯化硫酸铁除具有铝盐类无机高分子絮凝剂特点外,还具有价格低、ｐＨ值适用范围宽等特点。

但是总体来说,聚合铁需要较低的盐基度,一般须将ＯＨ-/Ｆｅ3+比值控制在8%～1 5%。

超出此范围,铁水解反应突变,从高价聚合态羟基络离子转化成低价聚合态胶凝产物。

且聚合铁产品稳定性差,聚合几个小时至一周内即转向沉淀,絮凝效果降低,故其用量远不及聚合铝。

(3)活性硅酸类絮凝剂活性硅酸也是一种重要的无机高分子絮凝剂,它来源广、价格低廉、无毒、且絮凝、助凝效果好,尤其对于低温低浊水的混凝处理这一净水处理中的难题有着显著的特性[4],在国内外引起足够重视。

含钛聚硅酸盐絮凝剂的合成及处理压裂返排液研究江南1,2,雒鹏飞3,童志明1,2,陈武1,2(1.长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州434023;2.中国石油HSE 重点实验室(长江大学),湖北荆州434023;3.中石化第十建设有限公司,山东青岛266555)[摘要]为了得到处理压裂返排液的优良絮凝剂,采取共聚法分别合成聚硅酸硫酸钛(PTSS )、聚硅酸硫酸钛铝(PTAS )、聚硅酸硫酸钛铁(PTFS )。

考察了n (金属)∶n (硅)、n (钛)∶n (金属)、熟化时间、投加量对合成絮凝剂性能的影响,并分别采取正交实验得到最佳合成条件。

结果表明,PTAS 的处理效果最好,去浊率为99.28%,TOC 去除率为69.63%,COD 去除率为78.51%。

絮凝剂的结构、形貌、絮凝机理的研究结果表明,絮凝剂中有Ti —O —Si 键、Al —O —Si 键和Fe —O —Si 键形成,絮凝剂的表面结构显著改变,孔隙度增大;PTAS 产生的絮体尺寸及分形维数更大,因此其絮凝效果更好。

[关键词]压裂返排液;聚硅酸盐絮凝剂;絮凝性能[中图分类号]X703.1[文献标识码]A[文章编号]1005-829X (2021)05-0073-07Synthesis of titanium containing polysilicate flocculantand treatment of fracturing flowback fluidJiang Nan 1,2,Luo Pengfei 3,Tong Zhiming 1,2,Chen Wu 1,2(1.School of Chemical and Environmental Engineering ,Yangtze University ,Jingzhou 434023,China ;2.HSE Key Laboratory of Petro China Company Limited (Y angtze University ),Jingzhou 434023,China ;3.Sinopec Tenth Construction Company Limited ,Qingdao 266555,China )Abstract :In order to obtain excellent flocculants for treating fracturing flowback fluid ,PTSS ,PTAS and PTFS weresynthesized by copolymerization respectively.The effects of n (metal )∶n (silicon ),n (titanium )∶n (metal ),curing timeand dosage on the performance of synthetic flocculant were investigated ,and the optimum synthesis conditions were obtained by orthogonal test.The results showed that the treatment effect of PTAS was the best ,the removal rate of tu ⁃rbidity ,TOC and COD is 99.28%,69.63%,and 78.51%.The results of structure ,morphology and flocculation mecha ⁃nism of the flocculant showed that Ti —O —Si ,Al —O —Si and Fe —O —Si bonds were formed in the flocculant.Thesurface structure of the flocculant changed obviously and the porosity increased.The size and fractal dimension of the flocs produced by PTAS were larger ,so the flocculation effect was better.Key words :fracturing flowback fluid ;polysilicate flocculant ;flocculation performance压裂是油气井增产的主要措施之一〔1〕。

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。