聚硅酸铝的絮凝性及稳定性研究

第34卷第2期2003年3月太原理工大学学报JOURNALOFTAlYUANUNlVERSlTYOFTECHNOLOGYV01．34No．2Mal．2003文章编号：1007-9432(2003)02-0158—03聚硅酸铝的絮凝性及稳定性研究樊金串，樊民强。(1．太原理X-大学化学X-程与技术学院，山西太原030024；2．太原理X-大学矿业X-程学，山西太原030024)摘要：在制备聚硅酸氯化铝(PSAC)和聚硅酸硫酸铝(PSAS)的基础上，考察了水玻璃浓度、Al／Si摩尔比对聚硅酸氯化铝稳定性的影响，研究了水玻璃浓度、Al／Si摩尔比、铝盐种类、放置时间和搅拌强度对聚硅酸铝絮凝沉降效果的影响规律。结果表明，聚硅酸铝的稳定性随水玻璃浓度增加而降低；PSAS与PSAC絮凝性能的差异和Al／Si摩尔比密切相关，PSAC在Al／Si摩尔比为0．75～1时絮凝效果较J6-，而PSAS在Al／Si摩尔比较低时絮凝效果J6-；搅拌强度和放置时间也明显影响药剂的絮凝效果。关键词：聚硅酸铝；絮凝；稳定性中图分类号：TQ314．253文献标识码：A聚硅酸铝是在聚硅酸及铝盐凝聚剂基础上发展起来的一种复合型无机高分子絮凝剂，它同时具有电中和作用和吸附架桥作用[1≈]。由于该类絮凝剂具有絮凝效果好，适用范围广，价格便宜，处理后水中的残铝量低等优点，引起了水处理界的极大关注D．4．s]。聚硅酸铝(PSA)的制备方法简单[6]，但由于它的稳定性较差，限制了它的使用和推广。为此我们研究了影响聚硅酸铝絮凝性能和稳定性的因素。1试验材料及试验方法1．1试验材料煤系高岭土：采自马兰选煤厂原煤皮带上，经人工挑选，粉碎至0．074mm以下。中性水玻璃：购买自太原肥皂厂，模数为3．0～3．3，密度为1．36g／L．铝盐：结晶氯化铝(A1C1。·6H。O)和硫酸铝(A1。(SO．)。·18H。O)均为分析纯。1．2PSA的制备方法取一定量的水玻璃溶液，用质量分数为20的硫酸水溶液酸化至pH为3～3．5，熟化30min；再按一定A1／Si摩尔比(A1／Si)加入铝盐，搅拌溶解、熟化，即得到PSA絮凝剂(备试验用)。1．3絮凝试验方法参考煤泥水絮凝试验方法[7]，在250ml具有磨口塞的量筒中配制质量浓度为10g／L的煤系高岭土悬浮液，用注射器按所需量吸取自制的絮凝剂药液，一次性注入待试验的量筒中，盖上磨口塞；将量筒作10个上下的自然翻转，转速以每次翻转时气泡上升完毕为准；翻转结束后迅速将量筒竖立于垂直的日光灯前，并立即计时；每隔一定时间记录一次澄清界面下降的位置。1．4平均沉降速度的计算方法本研究主要以沉降速度衡量絮凝效果。绘制澄清界面沉降曲线，以沉降曲线上近似直线段的数据计算平均沉降速度。2PSAC的稳定性研究2．1水玻璃浓度对PSAC稳定性的影响用含SiO。质量分数分别为7．5，5，2．5的水玻璃溶液，制备A1／Si=1的PSAC液体，静置观察胶凝时间，以胶凝时间代表稳定性，结果见表1．显而易见，当A1／Si一定时，水玻璃溶液浓度越大，稳定性越差，越容易胶凝。表1水玻璃浓度对PSAC稳定性的影响／d24l胶凝时间IIl7I2．2A1／Si对PSAC稳定性的影响选定质量分数为SiO。2．5的水玻璃溶液，制收稿日期；2002·09—16基金项目：太原理工大学211青年基金资助作者筒介；樊金串(1966一)，女。山西永济人。副教授，主要从事环境化学研究。维普资讯http://www.cqvip.com第2期樊金串等：聚硅酸铝的絮凝性及稳定性研究备A1／Si不同的PSAC．由表2知随着铝盐的加入聚硅酸的稳定性有所加强，但随A1／Si增大，PSAC的稳定性又有减小的趋势。说明若向聚硅酸中引入铝盐来增加其稳定性，有一最佳用量，过多过少效果都不理想。表2A1／Si对PSAC稳定性的影响111998I胶凝时问／dllIllI7l值得注意的是，相同制备条件、不同试验批次所得药剂的稳定性存在一些差异，可能是搅拌强度和pH值的差异所造成。2．3稳定剂的初步探索选择草酸、磷酸钠、十二烷基磺酸钠、聚丙烯酰胺作为添加剂，除聚丙烯酰胺配成0．1o／4的水溶液按滴添加外，其它药剂以固体形式加入到PSAC溶液中，搅拌溶解，观察其稳定性。PSAC中A1／Si=1，添加剂加入量按与PSAC中铝的摩尔数之比计。结果发现，这些添加剂对用7．5水玻璃溶液制成的PSAC，没有任何稳定作用，PSAC在2天内全部胶凝。对用5水玻璃溶液制成的PSAC，其稳定性结果见表3表3添加剂对稳定性的影响胶凝时间／d添加剂(1ie尔比)／2．5草酸(10)3磷酸钠(0．5，1。5。10)3．5草酸(0．5，1)；空白PSAC4聚丙烯酰胺溶液／滴(1。5，10。20)4．5草酸(5)5十二烷基磺酸钠(0．5。1，5，10)表3结