聚硅酸鋁鐵(PAFSC)的制備方法及應用

[db:作者] / 2022-12-27 00:00

[物化性質]氯化鋁、氯化鐵和碳酸鈉在一定的條件下反應可生成具有不同聚合度和正電荷的聚合氯化鋁鐵(Polyaluminum ferric chloride， PAFC)無機高分子聚合物；鹽酸和硅酸鈉在一定的條件下反應可生成具有不同聚集度的聚硅酸。聚硅酸和PAFC或鋁、鐵鹽的溶液在一定條件下反應可生成PAFSC無機高分子混凝劑。在以上反應過程中，聚硅酸的加入有利于提高產品的分子量，而同時鐵鋁的存在又阻斷了聚硅酸的凝膠化，產生以上兩方面結果的原因是與聚硅酸的結構密切相關的，聚硅酸是由相鄰硅酸分子上的羥基。經過脫水聚合而形，成的具有硅氧鍵的聚合物，硅原子模型是四面體，所以硅酸分子可以向各個方向進行聚合，形成帶支鏈的、環狀的、網狀的三維立體結構聚合物，最終形成硅酸凝膠當被引入到Al3+，Fe3+或PAFC溶液中后，由于Al3+，Fe3+及鋁鐵水解聚合產物與聚硅酸的鏈狀、環狀分子端的氫氧根進行配合作用和吸附作用，從而阻斷了聚硅酸的凝膠化，提高了PAFSC的分子量。

[制備方法]

(1)鋁鐵鹽混合物的硅酸鈉堿化聚合法

一定濃度的AlCl3溶液在快速攪拌的同時，用滴定管滴加FeCl3溶液，使之混合均勻，然后在一定的溫度及剪切條件下，向鋁鐵混合液中滴加Na2SiO3堿性溶液，控制共聚物溶液達到一定堿化度，即得液體聚硅酸鋁鐵。1997年，欒兆坤等用此方法，制備了不同Al/Fe摩爾比及堿化度為1.0～2.0的PAFS，并研究了它們在熟化聚合過程中pH值的變化及其穩定性。通過流動電流的測定，驗證了其所具有的電動特性，同時應用各種復合型聚硅酸鋁鐵對高濁含富里酸模擬懸濁液進行除濁脫色的對比研究。

(2)聚硅酸的鋁鐵鹽引入法

選取適量硅酸鈉用硫酸酸化至一定pH值，聚合一定時間后，加入一定量的鋁鹽，再聚合一定時間后，再加入一定的鐵鹽，制成不同AI/Fe/Si摩爾比的聚硅酸鋁鐵。

(3)無機礦物質(礦石粉、黏土、鋁廠赤泥)酸浸液中和法

該方法是基于各種無機礦物(鋁土礦，鋁廠赤泥、黏土、煤干石灰渣等)含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等成分，采用一定的工藝(酸化或堿熔)將Si、Fe、Al等以硅酸鹽、鐵鹽、鋁鹽的形式提取出來，然后在一定的條件下使其反應聚合而成。如經烘干即得到固體產品。用該方法制備的產品中除含有硅、鋁、鐵等成分外，還含有鈣、鎂等其他成分，所得產品的有效濃度一般低于10%，產品儲存期一般為1個月左右，時間過長則由于出現膠凝而失去混凝功能。

[應用]聚硅酸鋁鐵保留了鋁鐵各自均聚物的優點，克服了PAC處理水樣中殘余鋁含量較高和PFC混凝劑穩定性較差等缺點。與PAC相比，聚硅酸鋁鐵其有較低的殘余鋁含量，較好的除濁效果和脫色效果以及較好的除油和除COD效果。研究結果表明，PSFA有著優良的混凝性能，其投加量小，適宜的pH值范圍寬，形成礬花迅速且絮體密實；達到相同余濁時，PSAF的用量最小，所需的沉降時間較PASS少，是一種有發展前途的無機高分子混凝劑。

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