维普资讯 http://www.cqvip.com 2006年№4 铝镁通讯 ・49・ 聚硅硫酸铝的合成及混凝性能的研究 郝玉芬,路达,马艳然 (河北大学化学与环境科学学院,保定071002) 槽薹:本文探讨了束硅硫酸铝的合成逢径,确定了熏佳Si/AI摩尔比为1/1,最佳活化时间为60分钟,最佳活化温 度为60"C,所得产品混凝鼓摹最佳。并进行了泉合硫酸铝的混凝效果洲试.对不罔铝台量对PASS混凝性能的影响进 行了研究。 关键调:混凝荆;采硅硫酸铝(PASS);Si/AI比 聚硅硫酸铝是一种无机高分子絮凝剂,其中 至一定范围内(7.0左右),活化一定时问后制得活 AI3 水解后产生带正电的多元羟基络合物可使悬浮 性硅酸。将其与0,lmol/L浓度的硫酸铝溶液按不 物脱稳,再由聚硅酸的卷扫聚合作用和吸附架桥作 同的摩尔比混合,搅拌熟化,调节最后产品的pH值 用,使悬浮物得以絮凝沉降,从而充分发挥了PASS 在6.5—8.5之问,制各几组PASS混凝剂。[5】 的混凝作用[1】。比单独使用聚硅酸或聚合硫酸铝 1.3混凝实验 进行混凝的效果都好,具有更好的净水效果和较低 配制500度硅藻土悬浮液,每次实验水样用量 的残留铝含量,是一种很有前途的混凝剂【2】。本文 500ml,在搅拌条件下投加一定量的PASS,先快速 主要研究了聚硅硫酸铝的合成途径及性能特征,反 搅拌2min,再慢搅10min,而后静置15min,而后取 映了硅铝摩尔比,熟化时间等因素对PASS混凝性 上清液进行浊度测试。 能的影响。 2结果与讨论 1 实验部分 2.1 影响聚硅硫酸铝合成因素的研究 1.1仪器与试剂 2.1.1 Si/AI摩尔比值对产品性能影响 1.1.1仪器 根据铝量加入不同的硅酸于600C下活化1小 WGZ一200型光电浊度仪(上海第三光学仪器 时,合成Si/A1为0.2/1,0.5/1,1/1,1.5/1,2/1等 厂);恒温水浴锅(北京长安科学仪器厂);紫外分光 产品,取lml药液投入到500ml浑浊液中进行混凝 光度计(上海校光光度计);DHG一9023A电热恒温 实验,所得结果见表1。 鼓风干燥箱;78—1磁力电热搅拌器(山东湮城新华 裹1 Si/AI摩尔比对活性硅藻土漶麓效果影响 仪器厂)。 Si 0.2/1 0.5/1 1/1 1.5/l 2/1 1.1.2试弃】 余浊(度) 7.O 5.1 3.i 3.3 4.1 浓硫酸(分析纯),硅酸钠(分析纯),硫酸铝(分 除浊率(%) 98.6 98.98 99.38 99.34 99.18 析纯) 由表1可知,Si/ 从0.2/1到1/1时絮凝效果 测试水样:称取一定质量的硅藻土于研钵中,加 增加;大于1/1时,絮凝效果下降,所以Si/AI值为 入少许自来水研磨一段时间,然后转移到500ml烧 1/1时混凝效果最佳。 杯中,加自来水稀释,搅拌2min后,静置3rain,除去 2.1.2活化温度对产品性能影响 沉淀下来的硅藻土,测量起始浊度,备用。模拟废水 Si/AI为1,加料,分别于不同温度下活化1小 当天配置,当天使用[。, 。 时。配制含铝量均为0.1ml/L的溶液100ml,以投加 1.2聚硅硫酸铝的制备 量均为lml进行混凝实验。所得结果见表2。 用浓硫酸将0.1mol/L硅酸钠溶液的pH值调 维普资讯 http://www.cqvip.com ・5O-. 裹2沮鹰对活性硅麓土的混凝效粜影响 铝镁通讯 2006年No4 子链上的阴离子活性基团与胶体微粒表面间的范得 80 7.2 活化温度(℃) 浊度(度) 20 6.5 40 6.0 60 4.8 华力和氢键作用,所以不具有电中和作用,仅有卷扫 聚集作用,这比吸附架桥作用和电中和作用同时存 除浊串(%) 98.7 98.8 99.04 98.56 在要差的多,因而混凝效果较差。在聚硅酸中引入 由表2可知;温度为6O℃时,混凝效果最佳,因 少量 "之后,PASS电中和能力较弱,混凝效果也 此选用活化温度60℃。 不好。只有A13 含量适宜时,由于 水解后带正 2.1.3活化时间对产品性能影响 电的多元羟基络合物的静电中和作用使悬浮物脱稳 6O℃条件下,配成Si/AI为l的聚硅硫酸铝絮 之后,聚硅酸卷扫聚集和吸附架桥作用才能得以充 凝剂,活化时间分别为3O,45,6O,90,120,180,210, 分发挥,从而使PASS混凝效果增强。由此可见, 240min,含铝量为0.1ml/L溶液100ml,以投药量均 聚硅酸卷扫聚集和吸附架桥作用必须以 水解 为lml进行混凝实验。所得结果如表3所示。 后产物的电中和作用为前提,否则聚硅酸的良好絮 裹3活化时问对活性硅麓土混凝效果影响 凝作用就难以发挥。 活化时问(m'岫) 30 45 60 90 120 150 18O 210 240 浊度(度) 8.5 8.0 3.8 4.1 4.7 5.9 6.2 7.1 8.2 3 结 论 除浊事(%) 98.3 98.4 99.2 99.2 99.1 98.8 98,8 98.6 98.4 制备聚硅硫酸铝的最佳条件为:活化温度为 由表3可知,活化时间为60min时混凝效果最 6O℃,活化时间为6O分钟,Si/AJ摩尔比为1/1,所 佳。 的产品混凝效果最佳。其混凝效果比单纯用聚硅酸 2.2铝含量对聚硅硫酸铝混凝性能的影响 或聚合氯化铝相比,表现出更优越的除浊能力,是一 将Si含量为0.1mol/L相同而改变 含量的 种很有发展前途的混凝剂。 一组混凝剂进行混凝实验。不同Si/AI摩尔比的 PASS混凝效果,即沉降过程中水样的吸光度随时 参考文献: 间变化趋势。PASS混凝效果见表4。 【1]李明玉。陈伟红,唐启红.李桂敏.聚硅硫酸铝的混凝性能研究 寰4 A1含量对PASS涯凝性能影响 [J】.水处理技术.2001,27(4):207—209. Si/AI摩尔比 0 rain 5 rain 10min 15min 20 rain [2]岳钦艳,高保玉,H.H.Hahn,E.Hoffmann.聚硅氯化铝(PASiC) 混凝剂的特性及絮凝动态过程【j].中国环境科学,2002,22(3): 1/o 0.161 0.170 0.159 0.153 0.161 227—230. 1/0.5 0.151 0.155 0.152 0.151 0.152 【3】马晓欧.康思琦.房金刚.新型混凝剂台硼聚硅酸氯化铁的应用 1/1 0.129 0.101 0.1O1 O.O9o O.o99 性能研究【j].精细化工,2002,19(2):74—75. 1/2 0.133 0.122 0.120 0.115 0.110 [4]刘秉涛.多功能净水剂的制备及吸附性能研究[J].化学世界. 2001。(9):453—455. 由表可知,单纯聚硅酸混凝效果较差。这是因 【5]孙向东,芏云样。常同胜.聚硅硫酸铁的合成及性能研究【j】.工 为聚硅酸属于阴离子型絮凝剂。其絮凝作用仅靠分 业水处理,2001,21(1):20—21,25. (上接第53页) 面上接触角的滞后性I:接触角测试技术.应用基础与工程科学 5 结束语 学报(JOURNAL OF BASIC SCIENCE AND ENGINEERING) [J].2003,U(2):174 180 铝基复合材料是具有广阔发展前途的一种复合 [2]N.Shao,J.W.Dai,G.Y.Li。H.Nakae.T.Hane。Effect of La 材料,而铝对不少材料的润湿性不好也了它的 On the wcttabitiW 0f AI203 by molten aluminum.Materials Letters 使用,因此研究铝液的润湿性具有重要的理论意义 [J】.2004(58):2041—2044. [3]Hsine—Nan Ho。Shinn—Tyan Wu.The wettability of molten lau- 和应用价值。本文介绍了国内外学者关于铝液润湿 minum on sintered lauminum nltride substrate MateriMs Scinece and 性方面的一些研究和进展,介绍了测试原理和测试 Engineering[J].1998(A248):120~124. 方法。相信随着铝液润湿性能研究的进展,铝基复 [4]S.W.Ip.R.Sfidhar。J.M.Toguri.T.F.Stephensc ̄,AtE-M・ Wemer.Wetmbility。f nickel coated graphite by ahanimrn.Materials 合材料将在朱来大放异彩。 Scinece and&曲e flg[J].1998(A244):31~38. [5】V.Laurent,D.Chatain。C.Chatillon.N.Eustathopoulos.Acta 参考文献: Metal[.Mater[J].1988(36):1797 [6]H.Fujii.H.Nakae.K.Okada.Acta Metal1.Mater[J].1993 [1]主晓东。彭晓峰。陆建峰.主补宜.接触角测试技术及粗糙表 (41):2693~2694