聚硅硫酸铝的制备和应用

黄 海
（安徽省城市供水水质监测网蚌埠监测站 蚌埠 233000）

摘要：用水玻璃、硫酸铝和硫酸制备了聚硅硫酸铝（PASS）。最佳制备条件：pH值4.5～5.5。制成品Al₂O₃含量≥1.4%，SiO₂含量≥1.5%，pH值2.0～2.5。与聚合氯化铝（PAC）比较，聚硅硫酸铝（PASS）处理淮河原水絮凝效果好，成本低。
关键词：聚硅硫酸铝，絮凝剂，水处理，浊度

　　聚硅硫酸铝（PASS）于1989年1月由汉迪化学品公司研制成功^［1，2］，1991年在加拿大投产，国内90年代开始研制并使用PASS。我们通过试验，用水玻璃、硫酸铝和硫酸成功制备出了PASS。用以处理淮河原水，与聚合氯化铝（PAC）相比，PASS不仅絮凝效果好，而且可大大降低制水成本。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

　　78-1型磁力加热搅拌器，pH325-B型酸度计，2100N型浊度仪，DBJ-612型定时变速搅拌机（六联）。中性水玻璃（淮南），硫酸铝（山东），硫酸（AR级）。

1.2 PASS的制备

　　搅拌条件下，将稀释好的中性水玻璃加到20%的硫酸中，控制pH值在4.5～5.5之间。在硅酸聚合到适宜程度时加入硫酸铝搅拌溶解。然后按1∶1稀释即为制成品。

1.3 混凝试验

　　用2台DBJ-612型定时变速搅拌机在2×6个1000 mL烧杯分组同时进行试验。一组用PASS作絮凝剂，另一组用PAC作絮凝剂。分组加入一定量的絮凝剂后，在转速200 r/min下搅拌2 min，随后100 r/min搅拌3min，最后60 r/min搅拌 5 min，静置30 min后取上清液分析水质。

2 结果与讨论

2.1 PASS的制备条件

　　在PASS的制备中，活性硅酸的制备是关键一环。一方面要保证有足够的聚合度，另一方面要防止出现凝胶化（聚合硅酸极不稳定）。溶液的酸度、浓度、温度以及反应时间对其都有影响。经反复试验，搅拌条件下，将按比例稀释后的水玻璃投加到20%的硫酸中，较容易控制溶液的pH值，从而控制硅酸的聚合速率，在溶液凝结胶化前有适宜的时间定量加入硫酸铝，制备出PASS。最佳制备条件：pH值4.5～5.5。制成品Al₂O₃含量≥1.4%，SiO₂含量≥1.5%，pH值2.0～2.5。制成品经过熟化（5天）以后使用效果更佳。　

2.2 去浊效果比较

　　用自制的PASS对冬季和夏季不同水温和浊度的淮河原水进行了搅拌实验，并与碱式聚合氯化铝（PAC）进行比较，结果如下：

表1 冬季试验数据 （淮河原水：水温7℃；浊度40NTU；pH=7.2；色度=32）

表2 夏季试验数据（淮河原水：水温26.5℃；浊度146NTU；pH=7.4；色度=30）

　　表1和表2分别为用PASS和PAC在冬季和夏季对淮河原水所做的搅拌实验数据。冬季，淮河水温低，粘度系数较大，浊度相对较小，水比较难处理。但由于PASS同时具有电中和作用和吸附架桥作用^［3］，所以PASS的去浊效果明显优于PAC（见表1）。在夏季淮河水高温高浊的情况下，由于PASS中反应性铝含量高^［4］，所以它的去浊效果仍比PAC强（见表2）。对照表1和表2带“*”值，我们会发现，达到相近的去浊效果，夏季两种净水剂中Al₂O₃量相当，而冬季PASS中的Al2O3不到PAC的一半，说明PASS处理低温淮河水时，更多发挥作用的是PASS的吸附架桥作用。

2.3 效益分析

　 蚌埠三水厂沉淀水浊度标准为4～6NTU，表1和表2中带“*”值均达标，故用作成本核算引用值。PASS和PAC市场价分别为110元/吨和1000元/吨（自制同比含量PASS每吨约92.7元）。按市场价计算：冬季千吨水净水剂成本PASS为15.4元 ，PAC为35.0元；夏季千吨水制水成本PASS为57.2元 ，PAC为65.0元。蚌埠三水厂现在使用PAC为常规净水剂，日供水约25万吨。若改用PASS，冬季每月可节约成本14.7万元，夏季每月可节约成本5.85万元，效益可观。

3 结论

　　(1)以水玻璃、硫酸铝和硫酸制备PASS原料易得，工艺简单，操作简单，不需加热，可现场制备；
　　(2) PASS净水时矾花大，絮体沉降快，去浊效果明显优于PAC，尤其适合难处理的低温、低浊水；
　　(3) 使用PASS替代PAC处理淮河原水，混凝效果好且可大大节约制水成本。

参考文献

[1] Dister Hasse USP4981675 1991-01-01
[2] Dister Hasse USP5149400 1002-09-22
[3] 高宝玉，岳钦艳，王吉顺，等.含铝离子聚硅酸絮凝剂的性能及应用[J].工业水处理，1993，7（3）：17～19
[4] 袁相理，程里，石瑞英.新型混凝剂聚硅硫酸铝的研究[J].城市环境与城市生态，1997，10（3）：1～3