聚硅氯化铝混凝剂的混凝效果研究

高宝玉^１，岳钦艳^１，王占生^２，汤鸿霄^３?
（1.山东大学环境工程系，山东济南 250100；2.清华大学环境科学与工程系，北京100084；3.中国科学院生态环境研究中心，国家重点环境水化学实验室，北京100085）

　　摘要：比较了聚硅氯化铝(PASC)和聚合氯化铝(PAC)处理各种地表水的混凝效果，结果表明，PASC较PAC具有更好的混凝效果。制备工艺和Al/Si摩尔比对PASC的混凝效果有影响，在相同Al/Si摩尔比下，共聚法制备的PASC(共)的混凝效果优于复合法制备的PASC(复)。对PASC(共)而言，在一定的Al/Si摩尔比范围内其比值越小，混凝效果就越好 。但对PASC(复)而言，只有具有合适Al/Si摩尔比的产品其混凝效果最好，比值过高或过低，其混凝效果下降。与PAC相比，温度对PASC的混凝效果影响较小。?
　　关键词：聚硅氯化铝(PASC)；混凝剂；水处理；混凝效果
　　中图分类号：TU991.22
　　文献标识码：A
　　文章编号：1000-4602(1999)12-0014-04

Study on the Coagulation of Polyaluminum Silicate Chloride(PASC) in Water Treatment

GAO Bao-yu^１，YUE Qin-yan^１，WANG Zhan-sheng^２，TANG Hong-xiao^３
(1.Depart. of Environ. Eng.,Shandong Univ.,Jinan 250100，China;2.De part. of Environ. Sci. and Eng.,Qinghua Univ.,Beijing 100084?，China;3.Ecological Environ.Research Center of Chinese Academy of Sci.,Beijing 100085,China)

　　Abstract：The coagulation efficiency of polyaluminum silicate chloride (PASC ) compared with that of polyaluminum chloride (PAC) for water treatment was stud ied by jar test. The experiment results showed that PASC was characterized by ha ving better coagulation efficiency compared with PAC. The PASC prepared by copol ymerization technique gave better coagulating effect than that prepared by compo site technique under the same molar ratio of Al/Si. For the PASC prepared by cop olymerization technique in the range of Al/Si = 5～15, the less Al/Si molar rat io was, the better the coagulation efficiency would be. For the PASC prepared by composite technique, however, the PASC could give good coagulation efficiency o nly at a proper molar ratio of Al/Si. Compared with PAC, temperature had less ef fect on PASC coagulation.?
　　Keywords: polyaluminum silicate chloride(PASC); coagulation; water treatment; coagulant

　　 聚硅氯化铝(PASC)是聚合氯化铝(PAC)和聚硅酸在一定条件下进行复合反应生成的铝硅复合产物，它比PAC具有较大的分子量和稍低的正电荷，是一种新型阳离子无机高分子混凝剂。 在前文中^［１］，研究比较了PASC和PAC在水体中的残留铝含量，结果发现PASC较PAC具有较低的残留铝含量。本文比较研究了PASC和PAC处理不同地表水的混凝效果。?

1 试验部分

1.1 试验仪器
　　YZD—1A型液体浊度计，DC—506型六联搅拌机，UV—754分光光度计。?
1.2 PASC的制备
　　 分别采用共聚和复合法制备。?
1.3 混凝试验方法
　　于快速搅拌下(200 r/min)向500 mL水样中加入一定量的混凝剂(以Al₂O₃计)，继续快速搅拌2 min，然后慢速(40 r/min)搅拌15 min，静置沉降10 min，取上清液测定有关水质指标 。?

2 结果与讨论

2.1 处理卧虎山水库水的效果
　　在黄河断流的枯水季节，济南市工业用水和居民生活用水的水源地主要是卧虎山水库和锦秀川水库。以卧虎山水库水为代表，试验了PASC处理水库水的混凝效果。水样水质情况如下： pH=8.24,SS=14.5 mg/L,浊度=24.0 NTU，色度=18.5 倍，总硬度(以CaCO₃计)=11.89 mg/L，高锰酸钾指数2.91 mg/L，水温为12.1 ℃。 PASC和PAC混凝处理卧虎山水库水的除浊 和脱色效果见图1、2。

?

　　结果表明：PASC较PAC具有更好的除浊和脱色效果；对PASC(共)而言，Al/Si摩尔比越小，其除浊和脱色效果就越好。但对PASC(复)而言，Al/Si=10的产品其除浊和脱色效果最好，Al/S i=15的产品次之，Al/Si=5.0的产品最差。这说明了在制备PASC(复)产品时，不要盲目地追求高的聚硅酸含量，否则制备出的产品既达不到良好的混凝效果，稳定性又差，还将增 加原料成本。

2.2 处理黄河水的效果
　　目前济南市建有日处理能力为20×10^４t的黄河水厂。以济南段黄河水为代表试验了PA SC处理高浊度水的效果。黄河水水样水质情况如下：pH=8.22,水温=20 ℃，SS=5 846 m g/L，浊度=528 NTU，总硬度(以CaCO₃计)=247.10 mg/L，高锰酸钾指数为3.21mg/L，泥 沙含量高，属高浊度水。?
　　首先考察B=2.0的PASC与PAC的混凝效果，结果见图3。

　　结果表明：除了Al/Si=5.0的PASC(复)外，所有PASC产品的净水效果都优于PAC，并且Al/Si摩尔比越小，混凝效果就越好；PASC(共)与PASC(复)相比，在相同Al/Si摩尔比情况下，PASC(共)的混凝效果优于PASC(复)，但随着Al/Si摩尔比增大，二者间的差别变小。这说明了含有适量聚硅酸的PASC是处理高浊度水的良好净化剂。?
　　以B=2.0的PAC和B=2.0、Al/Si=10的PASC(共)为代表，进一步试验了在药剂投量为1.62mg/L条件下，温度对混凝效果的影响情况，见图4。?
　　结果表明：在试验温度范围内(5～40℃)，PASC(共)较PAC具有更好的净水效果，特别是在低温下二者的差别更加明显。这说明了PASC的净水效果受温度的影响较小，在低温下仍能达到良好的混凝效果。

2.3 处理深圳水库水的效果
　　所用药剂为深圳清源净水器材有限公司生产的液体PAC，和以此液体PAC、盐酸、水玻璃为原料采用复合法制备的PASC(复)产品。液体PAC的有效浓度为10.1%(以Al₂O₃计)，B值为85.4%。制备出的PASC(复)Al/Si=10,Al₂O₃含量为8.4%，B值为84.5%。水样为深圳水库水，混凝条件为：取1000mL水样，在搅拌下加入药剂，然后于700r/min转速下搅拌10s，200r/min转速下搅拌3 min，80r/min转速下搅拌5 min，40r/min转速下搅拌10min，静置沉降一定时间，取上清液测定水质。
　　首先研究了在不同投药量情况下的净水效果，结果见表1。?

表1 PASC（复）和PAC 投药量对深圳水库水混凝除浊效果的影响 药剂名称 投药量（mg/L) 剩余浊度（NTU） 剩余浊度达1NTU时的等效投药量（mg/L） PASC（复） 0.8
1.0
1.2
1.5 1.08
0.79
0.62
0.48 0.86 PAC 0.8
1.0
1.2
1.5 1.85
1.24
1.05
0.66 1.23 注 取样时间为1997年11月14日，原水浊度为.85NTU，PH6.72，藻类总数为145万个/L，水温22℃，混凝处理后静置15min。

　　 结果表明，对于原水浊度比较低的深圳水库水，PASC(复)的混凝除浊效果明显优于PAC，处理后水浊度达1NTU时，PASC(复)的等效投药量远低于PAC的等效投药量。接着，又试验了在相同投药量(以Al计，对水样1为1.0mg/L，对水样2为1.5mg/L)情况下，净化后水剩余浊度与沉降时间的关系，结果见表2。?

表2 在相同投药情况下净化水剩余浊度与沉降时间的关系 沉降时间（min） 水样1的剩余浊度（NTU） 水样2的剩余浊度（NTU） PASC（复） PAC PASC（复） PAC 0
1
2
4
10
30 4.82
3.05
0.92
0.75
0.56
0.38 5.33
3.68
2.42
1.26
0.98
0.67 5.22
4.18
3.05
1.68
1.32
0.94 6.35
5.84
3.75
2.65
1.98
1.48 注 水样1的原水浊度为6.4NTU,pH6.70,水温26℃，藻类总数为45万个/L。

　　结果表明，无论原水藻类含量高低，在所试验的沉降时间内(0～30 min)，PASC(复)较PAC具有更好的混凝除浊效果。
　　最后考察了混凝除藻效果。水样浊度为6.6 NTU，pH 6.90，水温24 ℃，藻类总数为225万个/L。混凝处理后沉降时间为30 min，结果见表3。

表3 PASC（复）和PAC 混凝除藻效果比较 药剂 投药量（mg/L) 剩余藻类总数（万个/L） 除藻率（%） PASC（复）PAC 1.0
1.0 26.5
38.4 88.2
82.9 PASC（复）PAC 1.5
1.5 12.5
26.4 94.4
88.3

　　结果表明，PASC(复)较PAC具有更好的混凝除藻效果，且随着投药量的增加，二者间除藻率的差别也增大。在投药量为1.0 mg/L条件下，PASC(复)的除藻率较PAC提高了5.3个百分 点，而当投药量增大到1.5 mg/L时，PASC(复)的除藻率则较PAC提高了6.1个百分点。
　　综合以上除浊和除藻效果，表明了PASC在处理南方浊度低、藻类含量比较高的水源水方面，较目前广泛使用的PAC具有更好的混凝效果。其主要原因是在PASC中复配了适量聚硅酸后，由于生成了分子量更大的聚合物，提高了产品的吸附架桥能力，使胶体物质更容易凝聚在一起，最终提高了混凝效果。?

3 结论

　　①由于PASC是由PAC与聚硅酸进行反应制备得到的铝硅复合产物，具有较高的分子量和一定的电中和能力，因而对水体中带负电荷的胶体颗粒具有较强的电中和能力和吸附架桥能力，表现为比PAC具有更好的除浊、除藻和脱色效果，且无论处理对象是低浊水、中浊水、还是高浊水，PASC的混凝效果都优于PAC。?
　　②制备工艺和Al/Si摩尔比影响PASC的混凝效果，在相同Al/Si摩尔比下，PASC(共)的混凝效果优于PASC(复)。对PASC(共)而言，在一定的Al/Si摩尔比范围内，比值越小，其混凝效 果就越好。但对PASC(复)而言，只有具有合适Al/Si摩尔比的产品混凝效果最好，Al/Si摩尔比过高或过低，其混凝效果下降。?
　　③与PAC相比，温度对PASC混凝效果的影响较小。

参考文献：?
　　［1］高宝玉，岳钦艳，王占生等.聚硅氯化铝的混凝效果及在处理水中的残留 铝研究［J］.中国给水排水，1999，15(7)：1-3.

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　　作者简介：高宝玉(1961- )，男，山东鄄城人 ，山东大学，副教授，博士。?
　　电　话：(0531)8564513(O) 8566071(H)?
　　收稿日期：1999-04-09