摘要：用水玻璃、硫酸鋁和硫酸製備了聚矽硫酸鋁（PASS）。最佳製備條件：pH值4.5～5.5。製成品Al2O3含量≥1.4%，SiO2含量≥1.5%，pH值2.0～2.5。與聚合氯化鋁（PAC）比較，聚矽硫酸鋁（PASS）處理淮河原水絮凝效果好，成本低。
關鍵詞：聚矽硫酸鋁 絮凝劑 水處理 濁度
聚矽硫酸鋁（PASS）於1989年1月由漢迪化學品公司研製成功［1，2］，1991年在加拿大投產，國內90年代開始研製並使用PASS。我們通過試驗，用水玻璃、硫酸鋁和硫酸成功製備出了PASS。用以處理淮河原水，與聚合氯化鋁（PAC）相比，PASS不僅絮凝效果好，而且可大大降低制水成本。
1 實驗部分
1.1 儀器和試劑
78-1型磁力加熱攪拌器，pH325-B型酸度計，2100N型濁度儀，DBJ-612型定時變速（六聯）。中性水玻璃（淮南），硫酸鋁（山東），硫酸（AR級）。
1.2 PASS的製備
攪拌條件下，將稀釋好的中性水玻璃加到20%的硫酸中，控制pH值在4.5～5.5之間。在矽酸聚合到適宜程度時加入硫酸鋁攪拌溶解。然後按1∶1稀釋即為製成品。
1.3 混凝試驗
用2台DBJ-612型定時變速在2×6個1000 mL燒杯分組同時進行試驗。一組用PASS作絮凝劑，另一組用PAC作絮凝劑。分組加入一定量的絮凝劑後，在轉速200 r/min下攪拌2 min，隨後100 r/min攪拌3min，最後60 r/min攪拌 5 min，靜置30 min後取上清液 分析 水質。
2 結果與討論
2.1 PASS的製備條件
在PASS的製備中，活性矽酸的製備是關鍵一環。一方面要保證有足夠的聚合度，另一方面要防止出現凝膠化（聚合矽酸極不穩定）。溶液的酸度、濃度、溫度以及反應時間對其都有 影響 。經反覆試驗，攪拌條件下，將按比例稀釋後的水玻璃投加到20%的硫酸中，較容易控制溶液的pH值，從而控制矽酸的聚合速率，在溶液凝結膠化前有適宜的時間定量加入硫酸鋁，製備出PASS。最佳製備條件：pH值4.5～5.5。製成品Al2O3含量≥1.4%，SiO2含量≥1.5%，pH值2.0～2.5。製成品經過熟化（5天）以後使用效果更佳。
2.2 去濁效果比較
用自製的PASS對冬季和夏季不同水溫和濁度的淮河原水進行了攪拌實驗，並與鹼式聚合氯化鋁（PAC）進行比較，結果如下：
表1 冬季試驗數據 （淮河原水：水溫7℃；濁度40NTU；pH=7.2；色度=32）
表2 夏季試驗數據（淮河原水：水溫26.5℃；濁度146NTU；pH=7.4；色度=30）
表1和表2分別為用PASS和PAC在冬季和夏季對淮河原水所做的攪拌實驗數據。冬季，淮河水溫低，粘度係數較大，濁度相對較小，水比較難處理。但由於PASS同時具有電中和作用和吸附架橋作用［3］，所以PASS的去濁效果明顯優於PAC（見表1）。在夏季淮河水高溫高濁的情況下，由於PASS中反應性鋁含量高［4］，所以它的去濁效果仍比PAC強（見表2）。對照表1和表2帶「*」值，我們會發現，達到相近的去濁效果，夏季兩種凈水劑中Al2O3量相當，而冬季PASS中的Al2O3不到PAC的一半，說明PASS處理低溫淮河水時，更多發揮作用的是PASS的吸附架橋作用。
2.3 效益分析
蚌埠三水廠沉澱水濁度標準為4～6NTU，表1和表2中帶「*」值均達標，故用作成本核算引用值。PASS和PAC市場價分別為110元/噸和1000元/噸（自製同比含量PASS每噸約92.7元）。按市場價 計算 ：冬季千噸水凈水劑成本PASS為15.4元 ，PAC為35.0元；夏季千噸水制水成本PASS為57.2元 ，PAC為65.0元。蚌埠三水廠現在使用PAC為常規凈水劑，日供水約25萬噸。若改用PASS，冬季每月可節約成本14.7萬元，夏季每月可節約成本5.85萬元，效益可觀。
關鍵詞：聚矽硫酸鋁 絮凝劑 水處理 濁度
聚矽硫酸鋁（PASS）於1989年1月由漢迪化學品公司研製成功［1，2］，1991年在加拿大投產，國內90年代開始研製並使用PASS。我們通過試驗，用水玻璃、硫酸鋁和硫酸成功製備出了PASS。用以處理淮河原水，與聚合氯化鋁（PAC）相比，PASS不僅絮凝效果好，而且可大大降低制水成本。
1 實驗部分
1.1 儀器和試劑
78-1型磁力加熱攪拌器，pH325-B型酸度計，2100N型濁度儀，DBJ-612型定時變速（六聯）。中性水玻璃（淮南），硫酸鋁（山東），硫酸（AR級）。
1.2 PASS的製備
攪拌條件下，將稀釋好的中性水玻璃加到20%的硫酸中，控制pH值在4.5～5.5之間。在矽酸聚合到適宜程度時加入硫酸鋁攪拌溶解。然後按1∶1稀釋即為製成品。
1.3 混凝試驗
用2台DBJ-612型定時變速在2×6個1000 mL燒杯分組同時進行試驗。一組用PASS作絮凝劑，另一組用PAC作絮凝劑。分組加入一定量的絮凝劑後，在轉速200 r/min下攪拌2 min，隨後100 r/min攪拌3min，最後60 r/min攪拌 5 min，靜置30 min後取上清液 分析 水質。
2 結果與討論
2.1 PASS的製備條件
在PASS的製備中，活性矽酸的製備是關鍵一環。一方面要保證有足夠的聚合度，另一方面要防止出現凝膠化（聚合矽酸極不穩定）。溶液的酸度、濃度、溫度以及反應時間對其都有 影響 。經反覆試驗，攪拌條件下，將按比例稀釋後的水玻璃投加到20%的硫酸中，較容易控制溶液的pH值，從而控制矽酸的聚合速率，在溶液凝結膠化前有適宜的時間定量加入硫酸鋁，製備出PASS。最佳製備條件：pH值4.5～5.5。製成品Al2O3含量≥1.4%，SiO2含量≥1.5%，pH值2.0～2.5。製成品經過熟化（5天）以後使用效果更佳。
2.2 去濁效果比較
用自製的PASS對冬季和夏季不同水溫和濁度的淮河原水進行了攪拌實驗，並與鹼式聚合氯化鋁（PAC）進行比較，結果如下：
表1 冬季試驗數據 （淮河原水：水溫7℃；濁度40NTU；pH=7.2；色度=32）
PASS | PAC | |||||||||||
| 杯號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# |
| 投加量/mL | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 0.75 | 1.0 | 1.25 | 1.5 | 1.75 | 2 |
| Al2O3×100 /(mg.L-1) | 2.75 | 3.3 | 3.86* | 4.41 | 4.96 | 5.51 | 3.51 | 4.68 | 5.85 | 7.02 | 8.19* | 9.36 |
| 上清液濁度/NTU | 9.09 | 6.57 | 4.90* | 3.56 | 2.79 | 2.21 | 18.8 | 14.9 | 10.7 | 7.03 | 4.31* | 3.4 |
| 上清液pH值 | 7.2 | 7.1 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 6.9 | 7.2 | 7.2 | 7.2 | 7.2 | 7.2 | 7.2 |
表2 夏季試驗數據（淮河原水：水溫26.5℃；濁度146NTU；pH=7.4；色度=30）
PASS | PAC | |||||||||||
| 杯號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# |
| 投加量/mL | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 | 32 | 1.25 | 1.5 | 1.75 | 2.0 | 2.25 | 2.5 |
| Al2O3×100 /(mg.L-1) | 12.1 | 13.2 | 14.3* | 15.4 | 16.5 | 17.6 | 10.8 | 12 | 13.2 | 14.4 | 15.6* | 16.8 |
| 上清液濁度/NTU | 8.55 | 6.65 | 5.01* | 3.72 | 2.91 | 2.6 | 42.3 | 25.1 | 14.9 | 8.52 | 5.43* | 3.22 |
| 上清液pH值 | 6.7 | 6.6 | 6.6 | 6.6 | 6.6 | 6.5 | 7.3 | 7.3 | 7.2 | 7.2 | 7.1 | 7.1 |
表1和表2分別為用PASS和PAC在冬季和夏季對淮河原水所做的攪拌實驗數據。冬季，淮河水溫低，粘度係數較大，濁度相對較小，水比較難處理。但由於PASS同時具有電中和作用和吸附架橋作用［3］，所以PASS的去濁效果明顯優於PAC（見表1）。在夏季淮河水高溫高濁的情況下，由於PASS中反應性鋁含量高［4］，所以它的去濁效果仍比PAC強（見表2）。對照表1和表2帶「*」值，我們會發現，達到相近的去濁效果，夏季兩種凈水劑中Al2O3量相當，而冬季PASS中的Al2O3不到PAC的一半，說明PASS處理低溫淮河水時，更多發揮作用的是PASS的吸附架橋作用。
2.3 效益分析
蚌埠三水廠沉澱水濁度標準為4～6NTU，表1和表2中帶「*」值均達標，故用作成本核算引用值。PASS和PAC市場價分別為110元/噸和1000元/噸（自製同比含量PASS每噸約92.7元）。按市場價 計算 ：冬季千噸水凈水劑成本PASS為15.4元 ，PAC為35.0元；夏季千噸水制水成本PASS為57.2元 ，PAC為65.0元。蚌埠三水廠現在使用PAC為常規凈水劑，日供水約25萬噸。若改用PASS，冬季每月可節約成本14.7萬元，夏季每月可節約成本5.85萬元，效益可觀。
收藏