聚硅酸单金属盐絮凝剂结构性能研究进展

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聚硅酸铁絮凝剂的制备与应用

2.实验部分 ⑴仪器与试剂集热式恒温加热磁力搅拌器、紫外可见分光光度计、石
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. Progress in the development and use of ferrate (VI) salt as an oxidant and flocculant for water and wastewater treatment[J]. Water Research,2002,36：1397-1408.[6] GAO B Y, HAHN H H, HOFFMANN E. Evaluation of aluminum-silicate polymer composite as a coagulant for water treatment[J]. Water Research,2002,36：3573-3581.[7] 赵奎霞,李中和,赵华彰,等. 新型铝硅复合絮凝剂的制备及其絮凝性能研究[J]. 化工环保, 2004,24(1):15-17.[8] 郑敏. 锌盐对聚硅硫酸铁性能的影响[J]. 辽宁化工,2006,5(35):257-277.[9] 刘和清, 汪凤珍,袁天佑,等. 硅酸锌絮凝剂的电镜特征和絮凝效果[J]. 环境化学,2001,20(2):179-183.[10]严煦世,范瑾初. 给水工程(第四版)[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2001.[11]杨玉萍,马晓鸥. 混凝剂聚硅酸硫酸铝铁的复合工艺及其在印染废水中的应用[J]. 印染助剂,2006,23(7):36-39.[12]刘红,方月梅,梁晶,等. 复合絮凝剂聚硅硫酸铁的形貌结构及性能研究[J]. 化学与生物工程,2006,5(23):12-14.。

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

ｓｏｄｔａｈｅｆｒｎｅｏａｏｐｌａｕｎｍｅｒｃｓｌａｅｗｓｍｕｈｂｔｒｔａｈｔｆｐｌａｕ－ｈｗｅｈｔｅｐｒｍａｃｆｎｎ・ｏｙｌｍｉｕｆｒｉｃｔａｃｅｔｈｔａｏｙｌ－ｔｏ－ｉｉｅｎｏ
ＰｒｐｒｔｏｎｏｅｔｆＮａｏｐｌａｕｉｍｅａａｉｎａｄＰｒｐｒｙｏｎ — ｏｙｌｍｎｕＦｅｒｃＳｌａｅＦｌｃｕａｔｒｉｉｃｔｏｃｌｎｉ
ＭＡｎ —ｅ，ＴｏｇｓｎＦＡＮｏｇｃａｇＺｈｎ — ｈｎ
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
ｔｅｒｍｏａｆｉｉｎｙｆｒｔｅｗａｔｗａｅ，ｓｃｓｃａｕａｔｄｓｇｐＨｎｔｒｎｇｉｔｎｓｔｒｎ— ｈｅｖｌｅｆｃｅｃｏｈｓｅｔｒｕｈａｏｇｌｎｏａｅ，ａｄｓｉｒｎｅｉｗｅｅｉｉｙｖｓｉａｅｎｈｏｇｌｔｃａｉｍｓａｓｎｌｚｄ．Ｔｈｅｕｔｆｔｅｃａｕａｉｎ— ｏｅｌｔｎｅｔｔｄａｄｔｅｃａｕａｉｍｅｈｎｓｗａｌｏａａｙｅｇｎｇｅｒｓｌｏｏｇｌｔｓｈｏｆｃｕａｉｌｏ
（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Ｎｎ—

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

第４３卷第１期２０１４年１月
ＣｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＣｈｅｍｉｃａ１Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
当
代
化
工
ＶＯ］．４３．ＮＯ．１Ｊａｎｕａｒｙ，２０１４
聚硅酸金属盐类絮凝剂的研究进展
（ＬｉａｏｎｉｎｇＳｈｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＬｉａｏｎｉｎｇＦｕｓｈｕｎ１பைடு நூலகம் １３００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ．ａｎｄｉｔｃａｎｒｅｍｏｖｅｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｂｙｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆ
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｎｇｄｏｕｂｌｅｅｌｅｃｔｒｉｃｌａｙｅｒ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｎｅｕｒｔａｌｉｚａｔｉｏｎ，ａｄｓｏｐｔｒｉｏｎｂｒｉｄｇｉｎｇ，ｓｅｄｉｍｅｎｔｔｒａｐａｎｄＳＯｏｎ．ＰｏｌｙｓｉｌｉｃａｔｅｌｏｆｃｃｕｌａｎｔｉＳａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｎｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｌｆｏｃｃｕｌａｎｔ．ｉｔｉＳｍｏｒｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｔｈａｎｒａｔｄｉｔｉｏｎａｌｉｎｏｒｇａｎｉｃｌｏｆｃｃｕｌａｎｔｓ，ａｎｄｃｈｅａｐｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｌｏｆｃｃｕｌａｎｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｐｏｌｙｓｉｌｉｃａｔｅｌｆｏｃｃｕｌａｎｔｓｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｐｏｌｙｓｉｌｉｃａｔｅｌｆｏｃｃｕｌａｎｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ；Ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ；Ｗｌａｓｔｅｗａｔｅｒ；Ｓｉｎｇｌｅｃａｔｉｏｎｉｃ；Ｄｉｃａｔｉｏｎ

聚硅酸铝铁絮凝剂的制备与应用研究

未来展望
未来对于聚铁基复合絮凝剂的研究将主要集中在以下几个方面：1）优化制备工艺，提高生产效率；2）研究其结构与性能的关系，以实现更精准的设计和优化；3）研究和改进其应用条件和范围，以提高其在各种不同水质和水处理要求下的效果；4）
研究其作用机理和絮凝机制，以更深入地理解其工作原理；5）探索新型的聚铁基复合絮凝剂，以满足日益严格的环保要求和更高的处理效率需求。
实验结果表明，反应温度和压力的提高有利于聚硅酸铝铁絮凝剂的聚合反应，从而提高产率。但过高的反应温度和压力会导致副反应增多，影响产品的品质。因此，选择适宜的反应温度和压力至关重要。
3、反应时间对制备工艺的影响反应时间的增加会使聚硅酸铝铁絮凝剂的聚合程度提高
31、聚硅酸铝铁絮凝剂的应用效果
应用研究
聚铁基复合絮凝剂在水处理、冶金、纺织等行业具有广泛的应用。在污水处理领域，聚铁基复合絮凝剂可以有效地去除水中的有机物、悬浮物、重金属离子等杂质，提高水质；在冶金领域，聚铁基复合絮凝剂可用于提取和分离金属离子；在纺织领域，聚铁基复合絮凝剂可用于染料废水的脱色处理。
结论
聚铁基复合絮凝剂作为一种高效、环保的絮凝剂，在各个领域的应用显示出广阔的前景。然而，其制备和应用的机理仍需进一步深入研究，以提高其制备效率和絮凝效果。此外，聚铁基复合絮凝剂的生物降解性和环境影响也需要进一步探讨，以便更好地实现环保和可持续发展的目标。
2、实验设备
实验所需设备包括电子天平、搅拌器、温度计、高压反应釜等。
3、制备工艺
(1)按照一定比例将无机盐类、聚合剂和稳定剂溶解于水中，得到混合溶液。 (2)将混合溶液放入高压反应釜中，在一定温度和压力下反应一定时间。 (3)反应结束后，冷却至室温，得到聚硅酸铝铁絮凝剂。

聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及形态分布研究

华北电力大学（保定）硕士学位论文聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及形态分布研究姓名：宋佳申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：许佩瑶2011-03摘要论文采用一种新方法——离子交换法制备聚合硅酸，并以此为原料制备了聚铁硅、聚铝硅絮凝剂；通过对造纸废水的絮凝处理，探讨了絮凝剂Si/Fe摩尔比(Si/Al摩尔比)、pH值及加药量对絮凝效果的影响，进而得到了聚铁硅和聚铝硅絮凝剂的最佳制备条件以及废水的最佳处理条件；以此为基础，通过改变Fe/Al摩尔比又制备了一系列聚硅酸铝铁絮凝剂，探讨了Fe/Al摩尔比、pH值及加药量对絮凝效果的影响，进而得到了聚硅酸铝铁絮凝剂的最佳制备条件和废水的最佳处理条件，同时对系列絮凝剂的形态分布和Zeta电位电性特征进行测定，探讨了絮凝剂的絮凝机理。

通过电镜扫描，观察了絮凝剂的形貌特征，分析了铁、铝加入对絮凝剂形貌结构的影响，进一步对絮凝机理进行研究。

实验结果表明：与传统制备方法相比，该方法所制得的聚铁硅、聚铝硅以及聚硅酸铝铁絮凝剂的稳定性大大提高；Si/Fe摩尔比(Si/Al摩尔比、Fe/Al摩尔比)是影响絮凝剂性能的主要因素，实验得到聚铁硅和聚铝硅的最佳制备条件为Si/Fe=1:30和Si/Al=1:30；聚硅酸铝铁絮凝剂的最佳制备条件为Si/(Fe+Al)= 1:30，Fe/Al=1:1，形态分布测定得出该絮凝剂高效絮凝的机理为絮凝剂中存在大量高聚合态物质Fe b(Al b)，Fe b(Al b)含量越高，絮凝效果越好，从而从理论上对废水处理实验结果进行了阐释，Zeta电位的测定结果证实了这一机理。

关键词：聚铁硅；聚铝硅；聚硅酸铝铁；形态分布；Zeta电位；电镜扫描AbstractA new method – ion exchange technique is used to produce polysilicic acid, which is then used as raw material to make polyaluminum silicate flocculants. Through processing papermaking wastewater, influences of Si/Fe molar ratio (Si/Al molar ratio),the pH and the dose on the flocculating effect are discussed, and the best preparing condition of the flocculant and the best conditions for wastewater treatment are obtained. On this basis, a series of polysilicate aluminum ferric has been prepared by changing the Fe/Al molar ratio, and influences of Fe/Al molar ratio, the pH and the dose on the flocculating effect are discussed, then the best preparing condition of the flocculant and the best conditions for wastewater treatment are obtained. The flocculating mechanism is discussed through measuring the species distributions and electrical characteristic of all series of Al flocculants. The morphological features of flocculant are observed by scanning electron microscope, and the influence of the flocculant morphology structure by adding to iron and aluminum is analysed. The flocculating mechanism is further discussed through it.The experimental results show that,compared with the traditional method, polyferric silicate(PFSC), polyaluminum silicate(PASS) and polysilicate aluminum ferric(PSAF)’s stability is enhanced by a new method.The primary factor which affects the flocculant performance is Si/Fe molar ratio (Si/Al molar ratio and Fe/Al molar ratio), and the best prepared condition of PFSC and PASS is determined that Si/Fe=1:30 and Si/Al=1:30; the best prepared condition of PSAF is determined that Si/(Fe+Al)=1:30, Fe/Al=1:1, and the species distributions show that, highly effective flocculant mechanism is that flocculant has the massive high polymerization material Fe b(Al b). The higher the Fe b(Al b) content, the better the flocculant effect, thus the wastewater disposal experimental result is explained theoretically, and the determination result of Zeta electric potential confirms this mechanism.Keywords：polyferric silicate; polyaluminum silicate;Polysilicate aluminum ferric;species distributions; Zeta electric potential; scanning electron microscope华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《聚硅酸铝铁絮凝剂的制备及形态分布研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。

聚硅酸铝铁絮凝剂研究进展

第28卷第4期2009年　8月四　川　环　境SI CHUAN ENV I RONMENTVol 128,No 14August 2009・综　述・收稿日期:2009205225基金项目:国家科技重大专项资助(2008ZX074212002);“十一五”国家科技支撑计划(2006BAJ08B06)。

作者简介:王成金(1984-),男,山东菏泽人,同济大学市政工程专业2008级在读硕士研究生。

研究方向为水处理理论与技术。

聚硅酸铝铁絮凝剂研究进展王成金,高乃云,赵世嘏(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海　200092) 摘要:聚硅酸铝铁(PS AF )作为一种新型无机高分子絮凝剂,其除浊、脱色及去除有机物的性能优越,文献报道的最高去除率可分别达97%、98%、87%。

使用不同方法制取的PS AF 性能及稳定性有较大区别;同时,PS AF 的效果还受水体参数的影响。

本文介绍了PS AF 的作用原理制作方法、使用效果及其影响因素,最后简要概括了当前研究存在的问题。

关　键　词:聚硅酸铝铁;絮凝剂中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:100123644(2009)0420119204Research Progress of Polysili ca te A lu m i n i u m Ferr i c Floccul an t (PSAF)WANG Cheng 2jin,G AO Nai 2yun,Z HAO Shi 2jia(S tate Key L aboratory of Pollution Control &R esources R euse,Tongji U niversity,Shanghai 200092,China ) Abstract:As a ne w kind of inorganic poly meric fl occulant (I PF ),polysilicate alu miniu m ferric (PS AF )has superi or perf or mancein turbidity re moval,decol orizati on and re moval of organic matter,according t o literatures,with maxi m u m rates up t o 97%,98%and 87%res pectively 1The perfor mance and stability of PS AF depends on the method by which the PS AF was made 1M ean while,the effect is als o affected by the water quality 1I n this paper,the mechanis m of PS AF,as well as p r oducti on methods,effects and the affecting fact ors are intr oduced 1Finally the existing p r oble m s are su mmarized briefly 1Keywords:Polysilicate alu m iniu m ferric;fl occulant1　概　述混凝是水处理中的重要环节。

赤铁矿制备聚硅酸铁絮凝剂的性能研究

赤铁矿制备聚硅酸铁絮凝剂的性能研究郭萍;李庆新;余训民【摘要】In this study,the use of hematite,industrial hydrochloric acid and sodium silicate as raw materials,preparation of poly silicate ferric chloride flocculant method and the optimum conditions,the use of the experimental analysis,literature analysis and comparative analysis,the poly silicon acid,ferric chloride coagulation performance were analyzed,and poly silicate ferric chloride flocculant performance of a brief analysis.The results showed that acid leaching temperature,reaction time,concentration of hydrochloric acid and liquid-solid ratio on the leaching of iron have a certain impact,to get the best conditions so that the iron leaching rate can reach 94.58%;poly silicon prepared by this method the pH of the acid chloride Ferric broader scope of application,the treatment effect in the entire neutral and alkaline range of good;water temperature at 10 ～30℃,the better;commercially available flocculant in the case of the same dosage,with the formation of flocs is faster,and settlement rate.%为利用赤铁矿、工业盐酸及硅酸钠为原料,制备聚硅酸氯化铁絮凝剂的方法并得出最佳条件,运用实验分析、文献分析及比较分析的方法,对聚硅酸氯化铁混凝性能进行了相关分析,并对聚硅酸氯化铁絮凝剂的性能进行了简要分析。

金属离子对硅酸聚合胶凝影响的研究_许韵华

文章编号:1000-1506(2003)06-0097-04金属离子对硅酸聚合胶凝影响的研究许韵华1,尹承龙2,朱红1,王永生1(北京交通大学1.理学院;2.土木建筑工程学院,北京100044)摘要:针对硅酸聚合胶凝而使聚硅酸金属盐混凝剂失活的特性,研究了Fe 3+、Al 3+、Cu 2+和Mg 2+金属离子对硅酸聚合胶凝曲线的影响作用.结果表明:在酸性实验pH 范围内,对硅酸的阻聚作用的大小顺序为:Fe 3+>Al 3+>Cu 2+>M g 2+.认为其影响作用是由于金属离子与硅酸的化学反应所致,但主要的还是对溶液中pH 值的缓冲效应.对铁Fe 3而言,由于其具有强烈的水解倾向,对羟基具有较好的捕获能力,从而减少了因硅酸聚合而释放出的OH -的催化影响作用,因而表现出良好的阻聚效应.关键词:分析化学;硅酸聚合;金属离子;阻凝效应中图分类号:X703.1 文献标识码:B Study on Effect of Metal Ions onPolymerization and Gel Reaction of Silicic AcidX U Yun -hua 1,YIN Cheng -long 2,ZH U Hong 1,WAN G Yong -sheng1(1.School of Science;2.School of Civil Eng ineering and Architectur e,Beijing JiaoT ong U niversity,Beijing 100044,China)Abstract:The effects of metal ions such as Fe 3+、Al 3+、Cu 2+and Mg 2+on the silicic acid polymer -ization and gel w ere studied.The experimental results show that the ability of anti-polymeriza -tion of metal ions is in the order:Fe 3+>Al 3+>Cu 2+>Mg 2+.T he effects were attributed partlyto the reaction between metal ions and silicic acid and mainly to the buffer effects of metal ions.The iron ion is the best due to its hydrolysis inclination and hydroxyl capturing ability.Key words:anahytical chemistry ;silicic acid polymerization;metal ion;resistance polymerizationeffect诸多的研究发现,聚硅酸中引入铝、铁等金属离子后,不仅具有絮凝架桥作用,还具有电中和效应,从而显著地改善了其混凝(絮凝)沉降性能;表现出许多类似于有机高分子絮凝剂的性质:沉降速度快,形成聚合态的网状分子结构和链状大分子,以及与颗粒物之间的架桥卷扫作用等.因此,对聚硅酸金属盐的研究一直成为人们关注的热点.国内外均有许多专利文献进行过报道[1~3].聚硅酸的胶凝问题,一直是阻碍聚硅酸金属盐商业化的因素.为延缓聚硅酸的胶凝,增长其保存时间,长谷川孝雄[4]、Hasegaw a T [5]等人开展了聚硅酸的改性工作,但最终都避免不了它的胶凝.范德顺[6]则在聚硅酸溶液中引入对羟基苯甲醚,试图待硅酸聚合到一定程度以后,用化合物阻止其进一步聚合,但效果并不明显,且由于有机物的引入,影响了絮凝剂的正常使用.金属离子的引入也使聚硅酸溶液的稳定性得到了改善.栾兆坤[7]等在进行铝硅复合絮凝剂的制备研收稿日期:2003-06-09基金项目:北方交通大学校基金资助(2002SM 050)作者简介:许韵华(1963))女,浙江临安人,高工,博士生.email:xyh3643@王永生(1963))男,吉林长春人,教授,博士,博士生导师.第27卷第6期2003年12月北方交通大学学报JO UR NAL OF N ORT HERN JIAO T ONG U NI VERSIT Y Vol.27No.6Dec.2003究时,通过向其引入适量的含Fe 3+化合物,从而较大地延长了铝硅复合絮凝剂的存放时间,而不致因聚硅酸的胶凝而失活.但其研究中没有指明铁盐加入前后的pH 变化情况.而铁盐是强酸性化合物,它的加入将会使溶液中的pH 值降低很多,因此难于判断这种改善是否为Fe 3+本身所为.外加盐对硅酸聚合形成凝胶速度的影响已有报道,国内外学者先后提出了催化作用[8]、桥联机理、第二盐效应和电解质增强感胶性机理[9]等.但这些机理难以说明广泛pH 范围内的实验事实,均有其局限性.本文在进一步探讨聚硅酸聚合机理的同时,就金属离子对硅酸的阻抑作用进行了研究,以求取改善聚硅酸稳定性能的有效途径.1 实验材料与方法1.1 试剂(1)单硅酸钠(Na 2SiO 3#9H 2O)为分析纯,配成溶液后,静置数日,吸取上层清液使用;(2)硫酸为酸化剂,为分析纯试剂并配制成不同浓度待用;(3)硫酸铁、硫酸铝、硫酸锌、硫酸铜、硫酸镁等金属盐,均为分析纯试剂.1.2 仪器(1)pHS -2C 数字式酸度计(每次测定pH 前,酸度计均经标准缓冲溶液校正);(2)加热恒温水浴温度为35?0.5e 、50?0.5e ;(3)磁力搅拌器.1.3 实验方法取给定浓度的单硅酸钠溶液15ml,置于试管中,再取酸化剂和蒸馏水合计15ml 的混合液置于另一试管中.将两试管在恒温水浴中恒温15min 后,取出立即倾入到有剧烈搅拌器搅拌的烧杯中,充分混和后分成二份:一份测定其pH 值,2min 后读数(每次测定前,pH 计均经标准缓冲溶液校正);另一份注入试管中,置于恒温水浴中继续恒温,并测定胶凝时间.从溶液混合开始到形成硅酸凝胶的判断标准为:将试管倾斜以凝胶不流动的时间为胶凝时间.对于金属离子的影响则为在硫酸酸化剂中加入一定量的硫酸金属盐后用蒸馏水稀至15m l,再与单硅酸钠溶液混合.2 结果分析2.1 单种金属离子的影响为研究金属离子对硅酸聚合的影响作用,实验选择M g 2+、Cu 2+、Al 3+、Fe 3+4种金属离子进行硅酸胶凝曲线测定.由于这些金属的硅酸盐均属于难溶性化合物,故实验时采用的金属离子浓度相对较低,且集中在酸性区域内进行.结果如图1所示.(a)镁、铜离子的影响(b)铝、铁离子的影响图1 单金属对硅酸聚合速度的影响从图1所示的结果可知,金属离子在不同的pH 值区域对硅酸聚合胶凝的影响作用不同.在pH <6,98北方交通大学学报第27卷即在酸性氛围中,实验的金属离子基本上是对硅酸的聚合胶凝具有抑制作用,使硅酸聚合胶凝的时间得以延长.但其影响作用的大小以及所处的pH 值范围对各金属离子的表现不尽相同.4种金属离子中以镁离子的阻凝效果最差,而铁和铝离子的阻聚效果相对较好.其中镁离子的阻凝区域位于pH 值2.5~ 3.5的之间,而铝和铜离子在pH >1.8时基本上表现为阻凝作用,但pH< 1.8时则就表现出一定的促凝作用,镁在pH 低于2.5时也表现为促凝作用.而铁离子在所选定的实验范围内基本上为阻凝作用,其中在pH 为2左右时其阻凝效果最佳.总之,实验的4种金属离子,其对硅酸聚合的抑制作用的大小顺序为Fe 3+>Al 3+>Cu 2+>Mg 2+.硅酸是一种弱酸,往单硅酸钠溶液中加入酸后,硅酸钠溶液中的单硅酸根离子将随着pH 值的降低而逐步质子化.依pH 值不同,其存在形态依次为:H 2SiO 2-4、H 3SiO -4、H 4SiO 4和H 5SiO +4.按照戴安邦教授[10]提出的硅酸聚合理论,硅酸聚合有两种机制:在酸性区域,硅酸存在的形式主要是H 3SiO -4和H 4SiO 4,硅酸聚合主要是硅酸分子和硅酸负离子间所进行的四配位的氧联反应,生成的反应产物可按同样机制进一步聚合成三聚体直至高聚物.在碱性区域,硅酸的聚合速度取决于H 4SiO 4浓度,将随着H 4SiO 4浓度的增加而增大.而在微酸性区域,硅酸的聚合速度取决于H 3SiO -4浓度.在硅酸聚合的酸性机制区,硅酸主要以H 4SiO 4存在,硅酸聚合则主要以六配位羟联反应进行,其聚合速度依H 5SiO +4浓度的增加而增大.季明德[11]认为:当硅酸溶液中有金属离子存在时,这些金属离子可与硅酸发生反应.在碱性机制区,硅酸的聚合速度取决于溶液中H 4SiO 4的浓度.硅酸在自身聚合的同时,硅酸负离子还将与金属离子发生反应M n++n H 3SiO -4=M(H 3SiO 4)n(1)M n++1/2n H 2SiO 2-4=M(H 2SiO 4)n/2(2)n >1时,形成的硅酸盐难溶于水,但适当控制金属离子和硅酸的浓度及溶液的pH 值,硅酸盐沉淀就可避免.M (H 3SiO 4)n 可与硅酸聚合,即M (H 3SiO 4)+n H 3SiO -4=(H 3SiO 4)n -1M (H 5Si 2O 7)+OH -(3)形成的产物还可与单硅酸进一步聚合直至形成高聚物.因此,在曲线最低点的右侧,[H 3SiO 4]->H 4SiO 4,硅酸的聚合速度随H 4SiO 4增加而增大.式(1)和式(2)均使硅酸负离子浓度降低,硅酸中性分子(含有金属离子的硅酸分子)浓度增加,故可加速硅酸的聚合反应.金属离子对硅酸的聚合将起促进作用,这一点也为图1的实验结果所证实.在胶凝聚合曲线最低点的左侧,[H 3SiO 4]-<H 4SiO 4,硅酸聚合速度随[H 3SiO -4]浓度增加而加快.若上述两反应在此区间显著发生,[H 3SiO 4]-的浓度将下降,这时外加盐的金属离子将起缓凝作用.这一点也为图1的实验结果所证实.聚合反应中将释放出氢氧根离子,而氢氧根已经证明其对硅酸聚合胶凝具有催化作用,使聚合速度加快.在选择的4种金属离子中,均能吸收氢氧根从而形成羟基络合物,其形成羟基络合能力的大小为:Fe 3+>Al 3+>Cu 2+>Mg 2+;特别是Fe 3+和Al 3+具有强烈的水解倾向,总是从溶液中捕获OH -离子,使溶液发生pH 弛豫现象,使溶液的pH 向低值方向移动,从而使硅酸的聚合速度降低,使胶凝时间延长.另一方面阻碍pH 值的变化,使pH 值不利于聚合反应的进行.由于这些金属离子对OH -的捕获能力随pH 的降低而减弱,故在pH<2时其对硅酸的阻聚效果也随之下降.铁离子等对硅酸聚合胶凝具有较好的阻聚效应的另一个原因是可以与硅酸间发生较强的配位络合作用.在4种离子中,铁、铝和铜离子能发生配位反应,而镁离子基本上不发生这类反应;以铁离子为例,在pH 等于3.5以下,铁离子与单体硅酸之间形成可溶性的络合物,即Fe 3++Si(OH)4Fe OSi(OH )2+3+H +(4)这就使一定量的硅酸被固定在铁硅络合物中,从而使硅酸的自聚效应因为络合作用的存在而得到抑制,表现出一定的缓凝效应.但对铁、铝金属离子而言,其对硅酸聚合的缓凝作用主要表现为对溶液pH 的缓冲效应上.99第6期许韵华等:金属离子对硅酸聚合胶凝影响的研究2.2 双金属组分的影响向聚硅酸溶液中同时引入两种金属离子,看其对硅酸胶凝的影响.图2(a)所示为引入铁、铜两种金属离子时的硅酸胶凝曲线,此时两金属离子的加入量相同,其和(mol 量)与铁离子的加入量相同.图2(b)为引入铁、铝两种金属离子时的硅酸胶凝曲线,此时两金属离子的加入量相同,其和(mol 量)与铁离子的加入量相同.从图2(b)也可以看出,由于铁离子的引入,在pH 大于2时,对硅酸的阻聚效应有所改善,但当pH 小于2时,仍表现出一定的促凝效应.这些说明,对抑制硅酸聚合而言,单组分金属离子要比双组份金属离子的要好些,也从另一方面说明铁离子是最好的硅酸阻抑剂.(a)铜铁离子(b)铝铁离子图2 双金属组份对硅酸聚合速度的影响从图2可以看出,用部分铝离子或铜离子代替部分铁离子后,其对硅酸的聚合阻抑效应并没有大的改善,相反随着pH 值的降低,却表现出明显的促凝效应.3 结语通过对选择的金属离子的研究表明:在不同的pH 值范围,金属离子对硅酸的聚合将产生不同的影响作用.其对硅酸的阻聚作用大小顺序为:Fe 3+>Al 3+>Cu 2+>M g 2+.其影响作用除表现在与硅酸的化学反应方面外,主要的是对溶液pH 值的缓冲效应.Fe 3+具有强烈的水解倾向,对羟基具有较好的捕获能力,减少了硅酸自聚合反应释放出OH -的影响作用;同时其与硅酸具有较强的配位络合能力,因而表现出良好的阻聚效应.参考文献:[1]汉迪化学品有限公司.聚合碱式硅硫酸铝[P].CN 1042340,1990-05-23.[2]张伯温,吴位能.聚合硅酸)盐絮凝剂及制备方法[P].CN 1050708,1991-04-17.[3]高宝玉,岳钦艳,王淑仁.含铝离子的聚硅酸絮凝剂研究[J].环境科学,1990,11(5):37-41.[4]桥本克,长谷川孝雄.一种水处理方法及其絮凝剂[P].CN 87101246,1988-09-21.[5]Hasegaw a T ,Hashimoto K ,O nitsuka T .Characteristics of M eta-l Po lysilicate Co agulants[J].Wat.Sci.T ech.,1991,23:1713-1722.[6]范德顺.商品活性硅酸助凝剂的生产技术[P].CN 1052294,1991-06-19.[7]栾兆坤,宋永会.聚硅酸金属盐絮凝剂的制备和絮凝性能[J].环境化学,1997,16(6):534-539.[8]Iler R K.T he Chemistry of Silica[M ].NY :T he John -W iley and Sons,1979.97.[9]Moulik S P,M ullick D K.Catalysis in the Polymer i zation of Silicic Aci d[J].Polymer 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聚硅酸类絮凝剂稳定性研究进展

开始向硅酸溶胶中引入某些金属离子来提高聚硅酸类絮凝剂的稳定性。实践证明，通过金属离子的加入，一方面可以阻止或减缓硅酸溶胶的Ｚｅｔａ电位，增强电中和并压缩胶粒双电层而产
凝剂，因此，水处
理研究者们一直致力于研制更高效、成本更低的絮凝剂。絮凝
时加入铝钛、铝镁、铜锌等多种金属离子 ’ “ ，不但使聚硅酸类絮凝剂稳定性显著提高，同时其絮凝性能也有一定程度改善。如刘奇琳等在聚硅酸硫酸铝絮凝剂的制备中，通过均匀设计的方法得出在Ａ１ ” ／ＳｉＯ：０．２５～０．５０时，聚硅酸有较长的胶凝时间，即在此条件下制备的聚硅酸硫酸铝絮凝剂稳定性最好。宋敏娟等在聚合硅酸钛铝复合絮凝剂的制备中，得出钛、铝离子及其水解聚合产物可与共存的聚硅酸生成
关键词：聚硅酸；絮凝剂；稳定性
０引言
絮凝沉淀法由于其效果好、成本低等优点，因此是在水处
理中被广泛使用的一种预处理方法，而絮凝沉淀法的核心是絮
硅酸上的羟基氧形成配位键，发生螯合（络合）反应生成金属２
硅聚合物，减缓了聚硅酸的进一步聚合，使得聚合硅酸的稳定性明显提高“ … 。加入的金属离子即有铝、铁、锌等单一金属离子，也有同
絮凝剂稳定性方面进行多方面研究，然而对于聚硅酸类絮凝剂

矿产

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。

如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。

㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。

(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。

如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。

对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。

二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。

2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。

㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。

2、矿产品价格稳定性及变化趋势。

三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。

2、矿区矿产资源概况。

3、该设计与矿区总体开发的关系。

㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。

2、矿床开采技术条件及水文地质条件。

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ＨｎＱｎｆＷａｇＸｅｎＭｅｇｕａｉｇｎｅｎｕｆｇａＦｎｙｎｅ
（ｏｌｅｏｈｍｓｙａｄＣｅｉａＥｇｅｒｇＸｎｉｇｕｉｅｓｙＸｎｉｎｒｍｑ８００）ＣｌｇｆｅｉｒｎｈｍｃｌｎｉｅｉｉｊｎｎｖｒｔｉａｇＵｕｉ３０８ｅＣｔｎｎａｉｊＡｂｔａｔｈｒｐｒｔｎ，ｔｃｒ，ａｔｎ，ｏｇｌｅｍｅｈｎｓｆｏｓｉｔ — ｔｌｌｃｌｉｇＡｅｔｓｒｃＴｅｐｅａａｉｓｓｕｔｅｐｔｒｃａｕａｃａｉｏｌｉｃｅｍｅａＦｏｕａｎｇｎｏｒｕｅｔｍＰｙｌａｃｔ
ｗ８１３４１６．Ｏ８３８＠２ＣＢ
一
３ — ８
韩清芬等
聚硅酸单金属盐絮凝剂结构性能研究进展
２１．ｏ２，ｏ１０Ｖ１５Ｎ．０１．
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
ＤｅｅｏｍｅｔｏｈｔｕｔｒｎｏｅｔｆｖｌｐｎｆｔｅＳｒｃｕｅａｄＰｒｐｒｙｏＰｏｙｉｃｔ — ｅａｏｃｌｔｎｅｔｌｓｌａｅ— ＭｔｌＦｌｃｕａｉｇＡｇｎｉ
效果还是远远低于有机高分子絮凝剂引。鉴于
收稿日期：０１—１２１０—１３
基金简介：国家自然科学基金资助项目（１７１）新疆大学石油天然气精细化工教育部（治区）２００３，６自重点实验室支持项目作者简介：韩清芬（９６，，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，ｍｉ化Ｅａ：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、ｅｚｌＦ、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２５卷第１０期２１０１年１０月
化７８Ｔ－，Ｕ￣
ＣｈｍｉａＩｄｓｒｍｅｅｃｌｎｕｔＴｉｓｙ
Ｖ１２Ｎ１ｏ．５，ｏ．０
Ｏｃ．０２１ｔ１．０１
ｄｉ１．９９ｊｉｎ１０ｏ：０３６／．ｓ．０２—１４２１．００２ｓ５Ｘ．０１１．１
ａｅｒｖｅｄｒｅｉｗｅ．Ｔｅｒａｖｎａｅａｄｄｓｄａｔｇｒｕｈｉｄａｔｇｎｉａｖｎａｅａｅｓｍｍａｅ．６ｚｄＫｅｗｏｄｆｃｕａｔｐｌｓｉａｅ—ｍｅａｓｍｅｈｎｚｔｎｓｒｃｕｅｐｏｅｔｙｒｓｌｅｌｎｏｙｉｃｔｏｌｔｌｃａｉａｉｔｔｒｒｐｒｏｕｙ
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６０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。１２聚硅酸铁盐．聚硅酸铁的研制开始于上世纪９０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，．．ＤＭ
Ｙｔ等研究发现在低温、小ｐａｅ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