活性硅酸陰離子絮凝劑

活性硅酸陰離子絮凝劑

　　活性硅酸陰離子絮凝劑是一種以硅酸鈉（水玻璃）為原料，通過加酸活化制得的陰離子型無機高分子絮凝劑，在水處理領域具有重要應用價值。以下是對其詳細介紹：

　　一、基本特性

　　化學組成

　　主要成分為聚硅酸（SiO?·nH?O），帶有負電荷基團。

　　可通過復合改性引入Al3?、Fe3?等陽離子或有機高分子，形成復合型絮凝劑。

　　物理形態(tài)

　　外觀為無色至淡黃色透明液體，固含量（SiO?）通常為2%~5%。

　　儲存穩(wěn)定性受pH值、溫度及離子強度影響，易發(fā)生凝膠化。

　　環(huán)境適應性

　　適用于pH=5~10的水質(zhì)條件，低溫（0~5℃）下仍能保持活性。

　　對低濁度水（<50 NTU）及高色度水具有良好處理效果。

　　二、制備工藝

　　原料準備

　　硅酸鈉溶液（模數(shù)2.0~3.4）稀釋至SiO?濃度2%~4%。

　　酸化劑選擇硫酸、鹽酸或二氧化碳。

　　活化過程

　　在攪拌條件下緩慢滴加酸化劑，控制pH=5~7，熟化2~4小時。

　　關鍵參數(shù)：酸化速度0.5~1.0 mL/min，熟化溫度≤25℃。

　　復合改性（可選）

　　鋁硅復合：SiO?:Al3?=1:0.5~1:2（摩爾比），pH=6~8。

　　鐵硅復合：SiO?:Fe3?=1:0.3~1:1（摩爾比）。

　　有機改性：添加0.1%~0.5%聚丙烯酰胺（PAM）。

　　三、作用機理

　　電中和作用

　　陰離子聚硅酸與水中帶正電的懸浮顆粒發(fā)生電荷中和，降低顆粒穩(wěn)定性。

　　吸附架橋

　　長鏈聚硅酸分子吸附多個顆粒，形成“橋梁”連接，促進絮體生長。

　　網(wǎng)捕卷掃

　　高濃度聚硅酸形成三維網(wǎng)狀結構，卷掃懸浮顆粒，加速沉降。

　　四、應用領域

　　飲用水處理

　　替代部分有機絮凝劑，降低消毒副產(chǎn)物生成風險。

　　典型案例：天津自來水公司1952年即開始使用活化硅酸。

　　工業(yè)廢水處理

　　處理含油廢水、印染廢水、重金屬廢水等。

　　與鋁鹽、鐵鹽聯(lián)用時，絮凝效率提升30%~50%。

　　污泥脫水

　　改善污泥脫水性能，降低含水率至75%以下。

　　與陽離子絮凝劑聯(lián)用效果更佳。

　　五、技術優(yōu)勢

　　成本低廉

　　原料硅酸鈉價格僅為有機絮凝劑的1/10~1/5。

　　環(huán)境友好

　　無毒或低毒，生物降解性好，符合綠色水處理理念。

　　低溫活性

　　在0~5℃低溫下仍能保持絮凝效果，適用于北方冬季水處理。

　　六、現(xiàn)存問題與改進方向

　　儲存穩(wěn)定性

　　聚硅酸易凝膠化，儲存期通常不超過7天。

　　改進方向：添加羥基乙叉二膦酸（HEDP）等穩(wěn)定劑，或采用低溫儲存技術。

　　抗干擾性

　　對高濃度Ca2?、Mg2?敏感，易形成硅酸鹽沉淀。

　　改進方向：復合改性引入Al3?、Fe3?，增強抗干擾能力。

　　絮體強度

　　絮體較松散，易破碎。

　　改進方向：添加聚丙烯酰胺（PAM）等有機高分子，提高絮體強度。

　　七、未來發(fā)展趨勢

　　復合型絮凝劑

　　結合鋁、鐵鹽及有機高分子，開發(fā)多功能復合絮凝劑。

　　綠色穩(wěn)定劑

　　采用環(huán)保型螯合劑替代傳統(tǒng)重金屬穩(wěn)定劑，提升產(chǎn)品安全性。

　　智能化應用

　　結合在線監(jiān)測技術，實現(xiàn)絮凝劑投加量的精準控制。

　　八、技術參數(shù)參考

　　項目指標

　　外觀無色至淡黃色透明液體

　　pH值6.0~8.0

　　SiO?含量2%~5%（w/v）

　　儲存穩(wěn)定性30天不凝膠（低溫條件下）

　　絮凝效率濁度去除率≥90%

　　適用pH范圍5~10

　　活性硅酸陰離子絮凝劑憑借其成本低、環(huán)境友好及低溫活性等優(yōu)勢，在水處理領域具有廣闊應用前景。未來通過復合改性及綠色穩(wěn)定劑的應用，有望進一步提升其性能，滿足更復雜的水質(zhì)處理需求。