聚硅酸盐类絮凝剂的制备及研究进展

聚硅酸盐类絮凝剂的制备及研究进展韩迪,王九思,刘剑,孔爱平(兰州交通大学化学与生物工程学院,甘肃兰州730070)摘要:无机高分子复合絮凝剂与普通的无机高分子絮凝剂相比有很多优点,近年来受到过内外学者的广泛重视并得到开发应用,聚硅酸盐类絮凝剂的开发成了研究热点。通过对几种高分子聚硅酸盐絮凝剂的介绍,分析了它们的制备方法、特点、发展现状及应用。关键词:聚硅酸盐类絮凝剂;废水处理;无机高分子絮凝剂PreparatonandResearchDevelopmentofPolysilicateFlocculatingAgentHANDi,WANGJiu-si,LIUJian,KONGAi-ping(CollegeofChemicalandBiologicalEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,GansuLanzhou730070,China)Abstract:Inorganichighpolymercompositeflocculantshadmoreadvantagesthaninorganichighpolymerflocculants,soitgotmoreandmoreattentionandpreparationandresearchdevelopmentfrommanyresearchersathomeandabroadinrecentyears.Aseriesofpolysilicateflocculatingagentandanalysisoftheirpreparation,characters,developmentandap2plicationwereintroduced.Keywords:polysilicateflocculatingagent;wastewaterdisposal;inorganicpolymerflocculatingagent作者简介:韩迪,在读研究生,主要从事水处理新技术的研究与应用。随着工业的迅速发展,人口剧增,人类赖以生存的水资源日益贫乏。70年代以来环境保护在世界范围内的兴起,废水处理得到更加广泛的重视,相应也促进了絮凝剂的研究。絮凝剂可以分为无机、有机和微生物三大类。有机、微生物的品种很多,但应用不如无机类广。无机高分子絮凝剂比低分子絮凝剂处理效果好,且生产成本和价格相对较低,因此在水处理中已逐渐成为主流药剂[1]。聚硅酸金属盐是一类新型复合型无机高分子絮凝剂,是在聚硅酸及传统的铝盐、铁盐等絮凝剂的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物。硅是阴离子型,带负电,铝(铁)等金属离子是阳离子带正电。它们在水溶液中相互结合,成为具有分形结构的聚集体,平均分子量可以高达200万。这类絮凝剂可以把聚硅酸和聚铝(聚铁)的优势结合起来,充分发挥各自的长处,其絮凝脱稳性能远超过单独的聚硅酸或聚金属离子。同聚硅酸相比,不但提高了稳定性,也增加了电中和能力;同聚金属离子相比,则增强了吸附架桥能力。这类絮凝剂絮凝效果好,且易于制备,价格便宜,因此近年来成为国内外无机高分子絮凝剂的研究热点。1聚硅酸助凝剂在传统的混凝工艺中,聚硅酸可以作为助凝剂与其他金属盐配合,且在处理低浊水的过程中取得了良好的效果。自二十世纪三十年代后作为絮凝剂开始在水处理领域得到广泛应用。聚硅酸的传统制备方法是中和法,具体方法是有硅酸钠在加酸条件下水解、聚合反应到一定的中间产物。戴安邦等认为[2],在不同pH值条件,聚硅酸的聚合存在不同机理,通常在弱碱性或弱酸性条件下,起聚合作用的主要是一价原硅酸离子和原硅酸分子,这两种物质在溶液中存在的数量越多,则聚合的速度越快,因此可以通过控制中和所达到的pH值来控制聚合速度。杨修造、高宝玉等借助显微录像和透射电镜技术,对聚硅酸的胶凝特性进行了研究[3-4],证明了聚硅酸表面带负电荷,属于阴离子型无机高分子物质,但由于水中的胶体粒子通常也是带负电的,故聚硅酸对水中的胶粒不具有电中和作用。硅的原子模型是四面体结构,其聚合物可以向各个方向进行聚合,形成支链、环状或网状立体结构,因此聚硅酸的分子量很高,具有很强的粘结聚集能力和吸附架桥作用,故聚硅酸对水中胶粒的絮凝作用主要是通过吸附架桥的离子粘链完成的。聚硅酸的缺点在于其电中和能力较弱,且性质不稳定,在储备过程中会自行发生缩聚反应,随着缩聚反应进程的推进,其聚合物分子量不断增大,最终转化为不溶于水的高分子凝胶而使其失去絮凝性能,这些缺点大大制约了聚硅酸的适用范围。因此聚硅酸最好现配现用,避免长期储存。2含单种金属离子的聚硅酸盐由于聚硅酸本身缺点的存在,限制了其絮凝性能的发挥,而向硅酸溶胶中引入某些金属离子,可以增强电中和作用并压缩胶粒双电层从而产生混凝作用,这样可以大大改善絮凝性能。在将金属盐引入聚硅酸的过程中,