聚合硅酸铝铁(PSAF)的制备方法

时间：2023-03-24 19:16:39来源：food栏目：食品快速检测阅读：

聚合硅酸铝铁(PSAF)的制备方法

[db:作者] / 2022-12-27 00:00

20世纪90年代初，国外首先发表了聚硅酸铝絮凝剂(PSAA)研制成功的报道，国内近年来也开展了对聚硅酸盐的深入研究，并取得了很大的进展。大量资料证实，聚硅酸铝、铁盐絮凝剂比传统的铝、铁盐絮凝剂的絮凝效果要好。根据近年来人们对Al(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)的水解-聚合-沉淀的化学行为、Al(Ⅲ)和F(Ⅲ)各自聚合机理、聚合物形态分布特征及转化规律的深入研究可知，铝盐和铁盐作为净水剂有各自的优缺点。为了发挥铝、铁类净水剂各自的优点，克服其单独使用时的缺点，在上述理论及应用研究的基础上，研究开发出了聚合硅酸铝铁絮凝剂。

[制备方法]

(1)中国专利200610010393.X中介绍了聚合硅酸铝铁的制备方法，工艺简单、反应条件要求低，而且制得的产品具有高效、稳定且使用寿命长的优点，适用于工业化生产，其产品兼容铝系絮凝剂和铁系絮凝剂的优点，成为一种高效、经济、稳定的废水处理剂。制备方法中硫酸加入量的不同，不但影响聚合硅酸钠的活化效果，而且对于絮凝剂的絮凝效果也将产生影响，此工艺基于被广泛采用的理论：聚十三铝[Al13]是聚合铝中的最佳凝聚絮凝成分，其含量可以反映制品的有效性，且Al13的生成需要Al(OH)4-作为前驱物，作为前驱物的AI(OH)4-据认为是在聚合铝的制备过程中碱的加入点生成的。再加入的强碱与酸性铝酸液的界面上将有局部较高pH值出现，有可能产生AI(OH)4-，并随后生成聚十三铝。因此，此工艺制备过程中对Fe、Al的加入顺序进行了严格的控制，从而使得产品达到了更好的絮凝效果。

此外，制备过程中pH值的调节对于絮凝效果将产生显著的影响。因为pH值过低不利于Al13前驱物的生成，从而降低絮凝能力。而pH值过高则在制备过程中容易产生浑浊，出现自絮凝现象。因此，pH值的调节是制备硅酸铝铁溶液的关键之一。

具体的技术方案为：将硅酸钠配制成聚硅酸钠溶液后，加入硫酸使其pH值降至10～11，活化15～20min，在50℃左右的恒温条件下，按Si、Fe、Al摩尔比为0.3：1：2或0.3：1：1.5投入铁盐、铝盐，充分搅拌1.5～2.0h，发生缩聚反应。对铝盐和铁盐的加入顺序的要求是在铝盐完全加入后，再加入铁盐，制得聚合硅酸铝铁溶液静置4h以上，进行熟化。

(2)时文中等以硫酸铝、硫酸铁、水玻璃为主要原料，制备了聚合硅酸铝铁(PSAF)絮凝剂，并研究了不同Al/Fe/AI摩尔比、pH值、投加量等因素对絮凝效果的影响，考察了PSAF的絮凝性能，还以模拟废水为对象，比较了PSAF与传统絮凝剂的絮凝性能。

[应用]聚合硅酸铝铁可用于生活给水及工业给水的净化处理，使用时先将本品溶解后稀释到5%～10%，计量投加，配好的药液放置一般不超过24h。投药量根据原水水质而定，一般为10～20mg/L。适用pH值范围广，在4～10效果最佳，对高浊度水及低温低浊度水均有良好效果。产品具腐蚀性，投加设备需进行防腐处理，操作工人需配备劳动保护措施。

还可以用于饮用水的处理。胡翔等将自制的聚硅酸铝铁用于饮用水的处理，结果表明：①PSFA的混凝效果，明显优于单独投加Fe2(SO4)3与Fe2(SO4)3+助凝剂PS的效果；②在处理浊度相同的情况下，PSFA用量最少，故处理成本低；③原水处理后的剩余浊度降到3度以下时，PSFA的静止沉降时间仅为投加Fe2(SO4)3+助凝剂PS时的1/2，为投加的Fe2(SO4)3的1/3，提高了处理能力。

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