含硅多核无机高分子絮凝剂研究进展_周风山

第19卷第4期油田化学Vol.19No.42002年12月25日OilfieldChemistry25Dec,2002文章编号:1000-4092(2002)04-0391-04含硅多核无机高分子絮凝剂研究进展周风山1,王世虎2,李继勇2,吴瑾光1(1.北京大学化学与分子工程学院,北京100871;2.中国石化胜利油田公司采油工艺研究院,山东东营257000)摘要:含硅多核无机高分子絮凝剂(Si-IPF)是近10余年来发展迅速的高效无机高分子絮凝剂的代表。对Si-IPF的发展历程、国内研制的品种(文献报道的有24种)、合成原料、制备工艺、化学结构特征、絮凝特性、商品化问题作了评述,其中分析了硅离子、金属离子相互作用对Si-IPF分子结构和絮凝特性的影响,指出通过膏化技术、同质反应工艺或表面载体技术提高Si-IPF存储稳定性的途径和工艺措施。表1参70。关键词:无机高分子聚合物;聚硅酸盐;絮凝剂;水处理剂;综述中图分类号:X703.5:[TE992.2]文献标识码:A1无机高分子絮凝剂的发展历程絮凝剂是水处理剂中最重要的品种。2001年全国有200家左右水处理剂生产厂家生产100多个牌号的各类水处理剂20多万吨,产值约10亿元,其中仅絮凝剂就有17万吨,产值达7亿元左右。在絮凝剂中以无机物为主的高分子絮凝剂占60%以上[1]。无机高分子絮凝剂(inorganicpolymerflocculants,IPF)是1960年代后发展起来的新一代絮凝剂,其性能比传统无机盐絮凝剂硫酸铝、氯化铁等更优异,价格比有机高分子絮凝剂(organicpolymerflocculants,OPF)聚丙烯酰胺等更低廉,已成功地应用在给水、工业废水及城市污水处理中,逐渐成为主流絮凝剂[2～4]。IPF的发展经历了从单核无机高分子如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)等到多核无机高分子如聚合氯化铝铁(PAFC)、聚合硫酸铝铁(PAFS)、聚合硅酸硫酸铝(PASS)等的转变。多核IPF具有更大的分子量、更强的絮凝架桥能力和选择性吸附特性,较之单核IPF具有显著的增效互补作用。含有活性硅酸(聚合硅酸)的多核无机高分子絮凝剂(下文简称Si-IPF)是1980年代末开发研制的一类新型IPF,这类IPF具有电性中和吸附架桥作用特性,絮凝效果好,处理后水中残留铝是及残留色度低,生产成本相对较低,因而引起水处理界的极大关注,成为IPF研究的一个热点[2～7],我国目前某些方面的研究达到了较高水平。本文仅就Si-IPF的构效关系、各组分间的相互作用及商品化特性等进行详细评述,为其深入研究、生产和应用提供借鉴。2多核无机高分子絮凝剂的特点2.1品种表1是见诸文献的国内一部分Si-IPF的品种,其中相当部分是以试剂为原料,仅供实验室基础研究而合成的,产业化的品种不多。2.2合成原料合成Si-IPF所用的基本原料,其化学组分主要是硅酸钠、铝酸钠,Al、Fe、Mg、Zn、Ca等的卤盐或硫酸盐以及PAC和PFS等,有些直接来源于市售化工原料,有些则是用粉煤灰、花岗闪长岩、铝土矿、硫铁矿(渣)、废铝屑(渣)、水泥等经焙烧、碱溶或酸溶收稿日期:2002-08-05;修改日期:2002-11-27。作者简介:周风山(1964-),男,中国地质大学钻探工程专业学士(1985),吉林大学应用化学(钻探泥浆)专业硕士(1988),西安交通大学高分子材料专业博士(2000),北京大学化学与分子工程学院博士后研究人员(2001-),副教授,通讯地址:100871北京市海淀区中关村北京大学化学与分子工程学院稀土中心,电话:010-62757951;传真:010-62751708;E-mail:fszhou@263.com,fszhou@hotmail.com。DOI:10.19346/j.cnki.1000-4092.2002.04.027表1含硅多核无机高分子絮凝剂品种[8～45]组成名称简称Al+Si+Cl-聚合硅酸氯化铝,聚硅氯化铝,聚合硅酸铝,含铝聚硅酸,改性高聚合硅酸,聚铝硅PASiC,PASC,PACSi,PSAA,PSAC,PASiFe+Si+Cl-聚合硅酸氯化铁,聚合硅酸铁,聚铁硅,聚合铁硅酸PFSiC,PFCSi,PFSC,PSFC,PSiFC,PFSiAl+Fe+Si+Cl-聚合硅酸铁铝,聚硅氯化铝铁,聚铁铝硅PAFSi,PSAFS,PAFCSi,PSAFCAl+Fe+Mg+Si+Cl-多核无机高分子聚合物FMAAl+P+Si+Cl-硅磷高聚物C-23Al+Ca+Si+Cl-高钙聚合氯化铝硅CPACSiAl+Si+SO2-4聚合硅酸硫酸铝PSiAS,PASS,PSASFe+Si+SO2-4聚合硅酸硫酸铁PFSS,PFSiSZn+Si+SO2-4聚合硅酸