聚硅氯化铝混凝剂的应用基础研究

本文采用共聚与复合两种制备工艺，研制出了系列具有不同碱化度(B)和不同Al/Si摩尔比的聚硅氯化铝(简称PASC)混凝剂。应用多种化学分析方法及现代仪器分析测试技术，如pH滴定法、光子相关光谱(PCS)、超滤膜过滤法、Ferron逐时络合比色法、27Al-NMR法、29Si-NMR法红外光谱分析、流动电流(SC)及微电泳测定技术、透射电镜技术、烧杯实验等对PASC的水解-聚合历程、聚集体大小与结构形貌、形态分布及转化规律、聚硅酸与铝水解产物间的相互情况、电动特性、残留铝含量及混凝机理等进行了全面深入地综合分析研究。试验了PASC混凝处理由高岭土和腐殖酸配制的模拟水的除浊和脱色效果，试验了PASC混凝处理黄河水、水库水、炼油厂含油废水和油田含油污水的效果。
研究结果表明：在PASC中，聚硅酸与铝的水解产物间存在着相互作用，这种相互作用对铝的水解-聚合历程、水解聚合物的大小及结构形貌、形态分布及转化规律、带电特性以及混凝效果等都有不同程度影响；与聚合氯化铝(PAC)相比，PASC具有较高分子量，稍低的正电荷，较低的Ala和Alb含量，较高的Alc含量，较低的残留铝含量，较宽的pH值适用范围和较好的混凝效果；制备方法、B值和Al/Si摩尔比对PASC的结构特征、形态分布、物化性能等都有不同程度的影响；一般而言，共聚工艺制备的PASC(共)较复合工艺制备的PASC(复)具有较高的分子量，较低的残留铝含量和较好的混凝效果；随着B值的增大，PASC的分子量增大，Ala及Al13的含量升高，电中和能力增强，残留铝含量降低，混凝效果提高；PASC中合适的Al/Si摩尔比有利于提高混凝效果；含有适量聚硅酸的PASC不但较PAC具有更好的除浊、脱色、降藻、除油和去除COD的混凝效果，而且还可降低其投药成本。PASC是通过吸附电中和及吸附架桥两种机理起到混凝作用的。综合研究结果表明，PASC是一种新型高效价廉的无机高分子混凝剂。