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) 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，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，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。