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聚硅酸铝铁的合成及絮凝性能研究

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聚硅酸铝铁的合成及絮凝性能研究

王中华　卞小琴　郭梅

(泰州职业技术学院环境与化学工程系　江苏泰州225300)

摘　要　以水玻璃、硫酸铝和硫酸铁为原料合成了聚硅酸铝铁,考察了硅酸活化pH值、(Al+Fe)/Si摩尔比、Al/Fe摩尔

比、加入量、水样初始pH值等因素对PSAF絮凝性能的影响。PSAF的絮凝效果明显优于聚合氯化铝和硫酸铝,是一种新型

无机高分子絮凝剂。

关键词　聚硅酸铝铁　絮凝　浊度　除浊率

StudyontheSynthesisandFlocculationPerformanceofPolysilicateAluminiumFerric

WANGZhong-hua　BIANXiao-qin　GUOMei

(DepartmentofEnvironmentalandChemicalEngineering,TaizhouPolytechnicalInstitute　Taizhou,Jiangsu225300)

Abstract　PSAFissynthesizedbyusingwaterglass,aluminumsulfateandferricsulfateasrawmaterials.Theeffectsofdifferentfactorson

theflocculationperformanceareinvestigated,suchassilicicacidactivatingpH,moleratioof(Al+Fe)toSi,moleratioofA1toFe,dose,

watersampleinitialpH.TheflocculatingefficiencyofPSAFismuchbetterthanthatofPACanditisanewkindofinorganicpolymerfloccu2

lant.

Keywords　polysilicatealuminiumferric(PSAF)　flocculation　turbidity　removalrateofturbidity

随着水处理技术的发展,在饮用水、硬水软化、工业废

水处理中开发和应用高效、价廉、无毒的新型无机高分子絮

凝剂越来越受到重视。聚硅酸铝铁(PSAF)是在聚硅酸和传

统铝盐、铁盐基础上发展起来的复合无机高分子絮凝剂,它

综合了聚硅酸粘结聚集、吸附架桥效能和铝盐絮凝剂絮体

大、脱色性能好,铁盐絮凝剂絮体密实、沉降速度快等特点,

在除浊、脱色、去除有机物等方面有较好的效果,近年来引起

了研究者的广泛关注[1-4]。本文就聚硅酸铝铁的制备、絮凝

性能及其影响因素进行了初步的研究和探讨,并与传统絮凝

剂进行了比较,结果表明PSAF絮凝效果好,除浊性能高,具

有较强的应用性。

1　实验部分

1.1　主要仪器和药品

仪器:JJ-4B型六联电动搅拌机,pHS-3C型数字式酸

度计,电子天平,721型分光光度计,微量进样器。

药品:水玻璃,硫酸铝,硫酸铁,硅藻土,浓硫酸,硫酸肼,

六次甲基四胺,聚合氯化铝。

1.2　PSAF的制备

(1)取一定量水玻璃,用蒸馏水稀释至质量分数为2.5%

(以SiO2计),用10%H2SO4调节溶液pH值,室温下放置活化

2h,使硅酸水解产生一定的聚合度。

(2)将一定量硫酸铝和硫酸铁分别溶解,在快速搅拌条

件下,将硫酸铁溶液倒入硫酸铝溶液中,使之混合均匀,并具

有一定的Al/Fe摩尔比。

(3)将活化后的聚合硅酸加入到铝盐、铁盐的混合液中,

在磁力搅拌机上搅拌1-2h,得聚硅酸铝铁絮凝剂,静置陈

化数天后备用。1.3　浊度的测定

(1)浊度标准储备液:移取5mL质量浓度为1g/L的硫

酸肼溶液与5mL质量浓度为10g/L的六次甲基四胺溶液于

100mL容量瓶中,混匀。于(25±3)℃下静置反应24h。冷

却至室温后用水稀释至标线,混匀。此溶液浊度为400度,

可保存1个月。

(2)标准曲线的绘制:吸取浊度标准储备液0、0.50、

1.25、2.50、5.00、10.00、12.50、15.00、17.50mL,置于50mL比

色管中,加水至标线。摇匀后,即得浊度为0、4、10、20、40、

80、100、120、140度的标准系列。680nm波长下,用3cm比色

皿测定吸光度,绘制标准曲线。

1.4　絮凝实验

采用烧杯实验装置,在六联搅拌机上进行絮凝实验。取

精确配制的质量浓度为1g/L硅藻土悬浊液500mL(初始浊

度为123度),用搅拌器搅拌均匀,加入一定量的PSAF,在转

速为200r/min下快速搅拌1min,再在50r/min下慢搅3

min,静置沉降一定时间,在距液面下2-3cm处吸取上清

液,测定其吸光度,根据标准曲线计算残余浊度及除浊率。

2　结果与讨论

2.1　硅酸活化pH值对PSAF絮凝性能的影响

硅酸聚合度高则制得的PSAF聚合度也高,有利于PSAF

在絮凝过程中吸附架桥及网捕作用的增强,因此硅酸聚合度

对PSAF的絮凝性能有较大影响[5]。而在硅酸制备过程中聚

合度主要受反应温度、活化pH值、SiO2含量以及共存离子等

因素影响,其中影响最大的是活化pH值。

固定Al/Fe/Si摩尔比为0.5∶0.5∶1,改变硅酸活化pH

值,合成一系列PSAF并进行絮凝实验,不同活化pH值下制・11・2009年第35卷第5期May2009 工业安全与环保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection得的PSAF对应的除浊率见表1。由表1可以看出,硅酸活化

pH=5.75时PSAF的絮凝效果最佳。

表1　硅酸活化pH值对PSAF絮凝性能的影响

活化pH值3.725.756.929.0010.05

除浊率/%78.1388.2884.3882.8181.25

2.2　(Al+Fe)/Si摩尔比对PSAF絮凝性能的影响

硅酸活化pH=5.75,固定Al/Fe摩尔比为1∶1,按不同

(Al+Fe)/Si摩尔比分别制备PSAF并进行絮凝实验,考察其

对PSAF絮凝性能的影响,结果见表2。由表2可知,当(Al+

Fe)/Si摩尔比为2∶1时,除浊率最高,絮凝效果最好。

表2　(Al+Fe)/Si摩尔比对PSAF絮凝性能的影响

(Al+Fe)/Si1∶15∶32∶15∶23∶110∶3

除浊率/%86.5088.2893.7591.4187.4284.38

聚硅酸为高分子结构,带负电荷,对胶粒的去除主要是

通过吸附架桥使胶粒粘连完成的。在聚硅酸中加入铝盐、铁

盐后,Al3+和Fe3+可作为中心离子与聚硅酸中的氧形成配位

键,聚硅酸所带电荷由负变为正,对胶粒具有电中和作用,能

吸附微粒以压缩双电层使微粒脱稳。(Al+Fe)/Si摩尔比过

高使PSAF的吸附架桥作用受到影响,过低又会使其电中和能

力减弱,降低其絮凝效果。本实验中两者的最佳比例为2∶1。

2.3　Al/Fe摩尔比对PSAF絮凝性能的影响

硅酸活化pH=5.75,固定(Al+Fe)/Si的摩尔比为2:1,

按不同的Al/Fe摩尔比分别制备PSAF并进行絮凝实验,考

察其对PSAF絮凝性能的影响,结果见表3。

表3　Al/Fe摩尔比对PSAF絮凝性能的影响

Al/Fe9∶14∶17∶31∶13∶71∶4

除浊率/%84.0685.8287.9493.7591.2790.33

由表3可知,Al/Fe摩尔比对PSAF的絮凝性能有较大影

响,摩尔比等于1时处理效果最好。PSAF中Al比例过大时

可能会有较好的吸附电中和、粘结架桥和卷扫作用,但絮体

中由于Fe比例相对过小使其密实性降低,沉降速度减慢,使

絮凝效果变差。相反Fe比例过大,沉降速度快,但Al发挥

的上述作用又被减弱。只有当Al/Fe摩尔比适当时两者的

协同作用才能达到最佳。

2.4　加入量对PSAF絮凝性能的影响

固定Al/Fe/Si的摩尔比为1∶1∶1,硅酸活化pH=5.75,

向水样中加入不同量的PSAF进行絮凝试验,以考察加入量

对PSAF絮凝性能的影响,结果如图1所示。

图1　加入量对PSAF絮凝性能的影响

由图1可见,絮凝剂加入量为80mg/L时水样残余浊度

最小。加入量过少会有部分胶体颗粒未受到絮凝剂作用而处于悬浮状态,加入量过多会使胶体颗粒带上相反电荷而重

新稳定。本实验中PSAF的最佳加入量为80mg/L。

2.5　水样初始pH值对PSAF絮凝性能的影响

固定Al/Fe/Si摩尔比为1∶1∶1,硅酸活化pH=5.75,

PSAF加入量为80mg/L,调节水样初始pH值并进行絮凝实

验,以残余浊度对pH值作图,得水样pH值对PSAF絮凝性

能的影响曲线,结果如图2所示。由图2可见,水样初始pH

值为6-8时,PSAF的絮凝除浊效果最佳。

图2　水样初始pH值对PSAF絮凝性能的影响

2.6　聚硅酸铝铁与传统絮凝剂的絮凝性能比较

以实际生活废水为例(初始浊度为189度,pH值为6.8),

其他絮凝条件和加入量(以Al计,10mg/L)相同的情况下,

用制备的PSAF和PAC(聚合氯化铝)、Al2(SO4)3进行絮凝性

能比较实验,结果见表4。由表4可知,PSAF的絮凝效果明

显优于PAC和Al2(SO4)3,具有高效的除浊性能。且絮体沉

降速度快,能缩短处理水在构筑物中的停留时间,提高系统

处理能力。

表4　不同絮凝剂处理效果比较

絮凝剂种类残余浊度/度除浊率/%现象

PSAF16.9591.03絮体形成速度快、体积大、沉降快PAC33.3882.34絮体体积较大、沉降较快、沉降不完全Al2(SO4)349.5073.81絮体小、沉降慢、沉降不完全

3　结论

制备PSAF的最佳工艺条件为:硅酸活化pH=5.75,(Al

+Fe)/Si摩尔比为2∶1,Al/Fe摩尔比为1∶1。PSAF用量少且

存在最佳值,适用pH值范围为6-8,絮凝效果明显优于PAC

和Al2(SO4)3,具有高效的除浊性能。聚硅酸铝铁制备方法

简单,原料来源广,是一种有发展前途的无机高分子絮凝剂,

值得推广应用。

参考文献

[1]岳钦艳,刘玉真,高宝玉,等.聚合硅酸氯化铝铁混凝剂的制备及

其特性.山东大学学报(理学版),2001,36(4):425-428.

[2]王炳建,高宝玉,岳钦艳.无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁的研

究.环境化学,2002,21(12):533-538.

[3]马同森,樊忠昌.纳米聚硅酸铝铁絮凝剂的制备和性能.化学研

究,2007,18(2):24-27.

[4]赵会明,罗固源.聚硅酸硫酸铝铁(PSAFS)除磷研究.水处理技术,

2006,32(11):41-44.

[5]胡翔,周定.高效无机混凝剂聚硅酸铁铝的研究.中国环境科学,

1999,19(3):266-269.作者简介　王中华,男,1979年生,硕士,主要研究方向为污染防治

新技术、新原理。

(收稿日期:2008-12-09)・21・

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聚合硫酸铝铁

聚合硫酸铝铁

未知驱动探索，专注成就专业

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聚合硫酸铝铁

简介

聚合硫酸铝铁，又被称为聚合硫酸铝铁(PASF)，是一种重要的水处理剂，广泛应用于工业和家庭水处理领域。它是由聚合氯化铝和聚合硫酸铁混合而成的复合水处理剂，具有优异的絮凝和沉淀性能。本文将介绍PASF的组成、特性及应用。

组成

PASF主要由聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PAFS）组成。聚合氯化铝是一种无色或淡黄色的液体，其化学式为Aln(OH)mCl(3n-m)，其中n和m分别表示聚合度。聚合硫酸铁是一种黑褐色的液体，其化学式为Fe2(SO4)3。

特性

1. 良好的絮凝性能：PASF具有良好的絮凝性能，能够有效聚集水中的悬浮固体和浑浊物质。它能够快速形成致密的絮凝物，加快悬浮物的沉降速度，提高水的澄清度。

2. 强大的沉淀能力：PASF的沉淀能力较强，能够迅速沉淀有害物质，如重金属离子、有机物、色素等。它能未知驱动探索，专注成就专业

2

够将这些有害物质牢固地固定在沉淀物中，减少对水体的污染，并避免二次污染的发生。

3. 宽泛的pH适应性：PASF适用于不同pH值的水体处理。它能够在酸性、中性和碱性条件下都保持较好的絮凝和沉淀效果，适用范围广。

4. 良好的适应性：PASF能够适应不同水质的处理，包括地表水、地下水和循环水等。它能够处理高浊度、高硬度和高碱度的水体，具有较强的适应能力。

应用

PASF广泛应用于工业和家庭水处理领域，主要包括以下方面：

1. 工业废水处理：PASF可以有效去除工业废水中的悬浮固体、油脂、重金属离子等有害物质，提高废水的水质。它被广泛应用于石油化工、电力、冶金、制药等行业的废水处理中。

2. 自来水净化：PASF可以将自来水中的悬浮物、细菌、病毒等有害物质去除，提高自来水的水质。它可以用于城市自来水厂以及家庭自来水净化设备中。 未知驱动探索，专注成就专业

3

3. 游泳池水处理：PASF能够快速去除游泳池水中的浑浊物质和有机物，保持水体的清澈和卫生。它可以确保游泳池水的质量，并减少对游泳者健康的影响。

聚硅酸氯化铝(PASC)混凝剂的合成及性能研究

聚硅酸氯化铝(PASC)混凝剂的合成及性能研究

第ｌ９卷第２期　２００７年６月　宁波工程学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＮＩＮＧＢＯ　ＵＮＩＶＥＲＳｎ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＶＤＪ．１９　Ｎｏ．２　Ｊｕｎｅ．２００７　

聚硅酸氯化铝（ＰＡＳＣ）混凝剂的合成及性能研究　

章晓沸　，蔡继杰　，陈建宏　，朱靖　

（１．宁波甬绿环境保护技术工程有限公司，浙江宁波３０５０１２；２．宁波市鄞州区环境保护监测站，浙江宁波３１５１０２；　

３．宁波市环境保护监测中心站，浙江宁波，３１５０１２）　

摘　要：本文以结晶氯化铝、硅酸钠等为原料合成了聚硅酸氯化铝（ＰＡＳＣ）。研究了在不同的ｓｉ／ＡＩ摩尔比情况下　

所合成的ＰＡＳＣ的絮凝效果及其稳定性，确定了最佳合成工艺条件。结果表明，所合成的ＰＡＳＣ具有较好的稳定性和较　

好的脱色、去浊能力，同时能较好的降低废水的ＣＯＤ值。比传统的铝、铁盐絮凝剂相比，有着更好的絮凝效果。　关键词：聚硅酸氯化铝；（ＰＡＳＣ）；絮凝剂；净水剂；结晶氯化铝；硅酸钠　

中图分类号：Ｘ７８３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—７１０９（２００７）Ｏ２—００１０—０３　

目前，国内外研制开发的铝硅絮凝剂大致可分为两类：一类是在聚合硫酸铝中引入硅后制成的产　

品…；另一类是以活化硅酸为基础，加入铝盐后制成的产品　】【　。前者已商业化，但制备工艺较为复　

杂，对原料、设备均有较高的要求。后者制备工艺简单、价廉，但有效浓度含量较低，稳定性差，难以商业　

化，只适合于水厂现场制备投加。因此，对于如何采用简捷的方法制备高浓度的高效率稳定型聚铝硅絮　

凝剂，以及对其化学性能和应用范围的研究仍有待于深入。　

本文以结晶氯化铝（Ａ１Ｃ１　・６Ｈ　Ｏ）、硅酸钠（Ｎａ：ＳｉＯ，）等为原料制备聚铝硅（ＰＡＳＣ）絮凝剂，并探讨　

其制备工艺，考察其絮凝性能以及絮凝效果，系统研究了合成条件对应用效果的影响，具有较强的实用　

性。　

１实验部分　

１．１ＰＡＳＣ的材料与制备　

材料：结晶氯化铝（Ａ１Ｃ１，・６Ｈ　Ｏ）、硅酸钠（Ｎａ　ＳｉＯ　）；硫酸及氢氧化钠。　

新型聚硅铝镁絮凝剂的研制

新型聚硅铝镁絮凝剂的研制

2013年第39卷第6期June2013工业安全与环保IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection

i污水处理i

新型聚硅铝镁絮凝剂的研制*

刘占孟1，2胡晓1汪群慧2孙体昌2

(1．华东交通大学土木学院南昌330013；2．北京科技大学土木与环境工程学院北京100083)

摘要以硫酸铝、硫酸镁、水玻璃为原料，采用复合共聚法制备出聚硅酸铝镁絮凝剂(PSAM)，研究了金

属离子与硅摩尔比(M／Si)、铝、镁离子摩尔比(AI／Mg)、硅含量(．si02)、碱化度(B)、熟化时间(日)等因素对

PSAM絮凝性能的影响。以实际印染废水为处理对象评价了PSAM的絮凝性能，结果表明PSAM对废水的COD

和色度有较好的去除效果，絮凝效果优于聚合氯化铝(PAC)等常规絮凝剂。

关键词聚硅酸铝镁絮凝剂絮凝性能脱色性能

PreparationofNewFlocculantofPolysilicateAlmninumandMagnesium

L1U功卸rne耐’2删Xia01WANGQunh矗SUN1khan孑

(1．&hodofCivilEngineeringandArchitecmre，EastChinaJiaoTongUni,．e,'sityNanchang330013)

AbstractPolysilicatealuminumandmagnesium(PSAM)ispreparedby∞irIgaluminumsulfate，magnesiumsulfateand

sodiumsilicateasrawmaterials．theinfluencefactorsonPSAM’sflocculatingperformancea陀studiedanddescribedinde

tails，sucha8molarratioofMtoSiandA1toMS，Sicontent(nSi02)，basicity(B)andag瞻time(日)．ToevalIIalethe

聚硅硫酸铁絮凝剂的研制

聚硅硫酸铁絮凝剂的研制

第２４卷第４期　西南石油学院学报　２００２年８月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｖｌｏ１．２４　Ａｕｇ　Ｎｏ．４　２００２　

文章编号：１０００—２６３４（２００２）０４—００６３—０２　

聚硅硫酸铁絮凝剂的研制　

万里平，赵立志，孟英峰　

（西南石油学院，四川南充６３７００１）　

摘要：以Ｎａ２ＳｉＯ３、Ｈ２ＳＯ４和Ｆｅ２（ＳＯ４）３为主要原料，采用复合共聚生产Ｘ－Ｅ，制备了聚硅硫酸铁絮凝剂（ＰＦＳＳ）。研究　了ｐＨ值、ＳｉＯｚ￣ｉ－、温度对硅酸聚合过程的影响，并考察了Ｖｅ３　／Ｓ；０２摩尔比对ＰＦＳＳ稳定性和ＣＯＤｃｒ去除率的影　响。结果表明，在最佳条件下合成的ＰＦＳＳ在脱色、ＣＯＤｅｒ去除率方面比ＰＦＳ和ＰＡＣ效果更显著，具有广阔的应用前　景。　关键词：聚硅硫酸铁；复合共聚；絮凝剂　中图分类号：Ｘ７０３．５　文献标识码：Ａ　

引言　２结果与讨论　

活性聚硅酸是一种阴离子型无机高分子絮凝　剂，因其稳定性较差，使其应用受到限制。本文以　

ＮａｚＳｉＯ３和Ｗｅ２（ＳＯ４）３为主要原料，采用复合共聚生　

产工艺一即在硅酸聚合到一定程度后，再加入铁盐　复合共聚，制备了不同Ｓｉｏ２含量、不同Ｆｅ３　／Ｓｉｏ２　

摩尔比的聚合硅酸硫酸铁　Ｊ。并着重考察了Ｓｉ０２含　

量、Ｆｅ３　／Ｓｉｏ２摩尔比对ＰＦＳＳ稳定性和ＣＯＤｃｒ去　

除率的影响。将最佳条件下合成的ＰＦＳＳ与市售　ＰＡＣ、ＰＦＳ在脱色、ＣＯＤｅｒ去除率两方面进行比较，　

均取得预期的效果。　

１　实验部分　

１．１材料　硅酸钠（Ｎａ２ＳｉＣ￣）ＡＲ级，硫酸铁（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）　ＡＲ级，聚铝（ＰＡＣ）和聚铁（ＰＦＳ）为工业级，其它试　

剂均为ＡＲ级。　１．２　ＰＲ　的制备　准确称取一定量的固体硅酸钠，并用盐水稀释　到Ｓｉｏ２含量为５％左右，然后用４　ｍｏｌ／Ｌ硫酸或４　

ｍｏｌ／Ｌ氢氧化钠调节ｐＨ值，水浴条件下加热聚合，　

控制聚合反应时间，加入一定量的硫酸铁，搅拌使其　溶解，放置熟化３　ｈ，加水使Ｓｉｏ２浓度稀释到３％～