（应用化学专业论文）聚合硅酸硫酸铝的合成及性能研究.pdf

聚合硅酸硫酸铝( p s a s ) 的合成及性能研究 摘要 目前在污水处理领域中应用最普遍且成本较低的方法是混凝沉淀法， 而影响混凝沉淀处理效果的关键因素是混凝剂的性能。因此，研制和开发 高效能、低毒无公害、低能耗、低成本的新型混凝剂就显得非常重要。 本文首先对混凝剂的研究与进展进行了全面的综述，详细介绍了无机 混凝剂的研究状况，并着重介绍了无机高分子混凝剂聚合硅酸硫酸铝 ( p s a s ) 的研究进展。 本论文中p s a s 的合成是将硫酸铝引入到聚硅酸当中，同时添加稳定 剂x 。采用的是常温慢速滴定法：将不同a 1 ”s i 摩尔比的硫酸铝溶液滴入 聚硅酸中，添加微量的稳定剂x ，快速搅拌1 m i n 后，测量混合液的p h 值： 然后将0 5 mn a o h 溶液滴定到混合液中，得到所要的碱化度b ；在滴定 n a o h 溶液过程中，6 5 5 d o s i m a t 微型滴定仪记录整个的p h 变化，快速搅 拌以保证得到均匀的溶液；最后将混合液密封，在恒温水浴中使其陈化一 段时问，即得不同a 1 3 + s i 摩尔比、不同b 的聚合硅酸硫酸铝产品( p s a s ) 。 本文考察了合成因素：硅酸钠的活化p h 值、s i 0 2 含量以及温度对聚 硅酸合成的影响；考察了原料硫酸铝与硅酸钠的a 1 ”s i 摩尔比、碱化度b 对p s a s 的混凝效果和稳定性的影响；考察了陈化时间对p s a s 的混凝效 果的影响。并将a l ”s i 摩尔比、活化p h 值、碱化度b 、陈化时间等因素 通过j f 交实验，得出最佳的p s a s 合成工艺。 利用i r 和x r d 测试手段对所合成的p s a s 进行表征，分析其结构特 点；为了进一步认识p s a s 的混凝机理，将硫酸铝和聚硅酸分开投加做混 凝效果实验，与p s a s 的混凝效果对比实验，从具体实验推测p s a s 中的 硫酸铝和聚硅酸之间发生了强化混凝效果的反应。 通过改变高岭土悬浊液中的微粒粒径大小、浊液浓度、浊液p h 值、 搅拌条件以及水温等实验条件进行模拟浊水净化效果实验，测量p s a s 的 除浊率、脱色率，并跟踪拍摄了p s a s 净水效果的过程，分析和研究了这 些因素对p s a s 混凝过程的影响规律。 关键词：混凝剂；聚合硅酸硫酸铝( p s a s ) ：混凝机理；污水处理 r e s e a r c ho ns y n t h e s i z ea n d p r o p e r t i e so fp o l y s i l i c a t e a l u m i n u ms u l f a t e ( p s a s ) a b s t r a c t f l o c c u l a t i o ni st h em o s tw i d e l ya d o p t e da n dm o r ei n e x p e n s i v em e t h o di n w a s t e w a t e rt r e a t m e n t t h ef l o c c u l a t i o ni s d i r e c t l yi n f l u e n c e db yc h a r a c t e ro f f l o c c u l a n t s s oi ti sv e r yi m p o r t a n tt os t u d yan e w l y h i g h - e f f e c t i v ef l o e c u l a n t t h ep a p e rs u m m a r i z e dt h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ff l o c c u l a n t s ， p a r t i c u l a r l y i n t r o d u c e d i n o r g a n i cf l o c c u l a n t s ， a n d e m p h a s i z e d t h e d e v e l o p m e n t o f c o m p o s i t ei n o r g a n i cp o l y s i l i c a t ea l u m i n u ms u l f a t e ( p s a s ) i nt h i sp a p e rs y n t h e s i z eo fp s a sw a st oa d d a 1 2 ( s 0 4 ) 3t op o l y s i l i c i ca c i d a tr o o m t e m p e r a t u r e w ef i r s t l yr e v i e w e df a c t o r so fs y n t h e s i z ei n c l u d i n gp ho f n a 2 s i 0 3 ，m a s sf r a c t i o no fs i 0 2a n dt e m p e r a t u r ei n f l u e n c e dt h es i l i c i ca c i d ； n a 2 s i 0 3 a 1 2 ( s 0 4 ) 3 ( m o l a rr a t i o ) o fr a wm a t e r i a l ，a n dbi n f l u e n c e dt h ee f f e c t a n d s t a b i l i t y o fp s a s ；t h et i m eo fr e a c t i o na f f e c t e dp s a s t h e nw e s y n t h e s i z e ds o m ef a c t o r sw i t hc r o s s c u te x p e r i m e n t s ，t h e ng a i n e d t h eo p t i m u m c o n d i t i o n so fp s a so f s y n t h e s i z e w et o k e n e dp s a sf l o c c u l a n tw i t hi r a n dx r d ，t h e n a n a l y z e di t ss t r u c t u r e w ea l s om a d ee f f e c t e x p e r i m e n t s w i t h p o l y s i l i e i c a c i da n d a 1 2 ( s 0 4 ) 3 s e p a r a t e l yc o m p a r i n gw i t hp s a s w em a d eac o n c l u s i o nt h a tp o l y s i l i c i ca c i d a n da 1 2 ( 8 0 4 ) 3h a da ni n t e r a c t i o nt h a ts t r e n g t h e n st h ep r o p e r t i e so ff l o e c u l a t i o n w ea l s op r o v i d e dt h ee s s e n t i a lt h e o r yb a s e so f w i d e n i n gt h ea p p l i c a t i o n f l o c c u l a t i o nt e s t sw e r e p e r f o r m e db yu s i n g a s y n t h e t i cs u s p e n s i o n c o n t a i n i n gk a o l i n i t e w ew e r ea b l et oc h a n g et h es i z eo fk a o l i n i t ep a r t i c l e s ， c o n c e n t r a t i o no f s u s p e n s i o n ，p ha n dt e m p e r a t u r eo fs y n t h e t i cs u s p e n s i o n ，t h e c o n d i t i o n so f b e a t i n gu p w em e a s u r e dt h ee f f e c to fp s a s ，t h e na n a l y z e da n d s t u d yt h e s ef a c t o r st h a tt h e yh a de f f e c t so np s a s i nt h ee n d ，w et o o ks o m e p i c t u r e so f t h ep r o c e s st h a tp s a sd e a lw i t hw a s t e w a t e r k e y w o r d s - f l o c c u l a n t ；p o l y - s i l i c a t ea l u m i n u ms u l f a t e ( p s a s ) ；s t a b i l i t y f l o c c u l a t em e c h a n i s m ；w a s t e w a t e rt r e a t m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据 我所知，除了文中特别加以标志利致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得盒目b 工些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签字：签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒月b 工些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留 弗向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权佥 g b 王些左堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文者签名 翮签芸私 翮签砀8 匆噍 签字日期：年月 日 签字日期：o 崛年( f 月w 日 学位论文作者毕业后去向 t 作单位： 通讯地址： 电话 邮编 致谢 本论文从选题到展开具体研究的整个过程中，都倾注了导师施善友副 教授的悉心指导与耐心帮助。施老师渊博的学识、严谨的治学态度、敏锐 的科学思维、细致认真的工作态度、谆谆教导诲人不倦的师长作风，使我 对学识和人生的认识有了长足的进步，使我受益匪浅，享用终身；还有在 生活上对我的关心，令我感激不尽。在此成文之际，我谨向施老师致以最 衷心的感谢! 在课题的研究过程中还得到了史铁军教授、于少明教授、王华林副教 授、何章斌老师等多位老师的帮助，在此一并致以深深的谢意! 同时感谢同届研究生梅建国、任伟、陈少华、方大庆、胡庆华等同学 在实验过程中所给予的帮助! 学无止境! 研究生毕业并不意味着学习的结束，而是另一个学习阶段 的开始。我将以硕士毕业作为一个新的起点，怀着这份感激，把所学到的 东西理解、深化、提高，不断进取，以此而无愧于精心培育我的老师们， 也无愧于我自己! 作者：程建萍 2 0 0 4 4 1 1 课题的背景及意义 第一章绪论 随着我国经济的发展，用水量急剧增加，工业污水也相应增加。据统计， 仅1 9 9 7 年，我国污水总量已达4 1 6 亿吨，其中工业污水为2 2 7 亿吨，生活污 水为1 8 9 亿吨，而且约有l 3 的工业污水和4 5 的生活污水未经处理就直接排 入江河湖海中，使水环境遭到严重污染。与此同时，我国的水资源又相对匮乏， 人均水资源i 与有量仅为世界平均水甲的1 4 。水危机将成为2 1 世纪影响我国 经济可持续增长的第- - 带t j 约因素。因此，为了减轻水污染和节约水资源，无论 是工业污水还是生活污水都要经过净化处理。 目前国内外有关水处理的方法报道很多，有生化法、电化学法、离子交换 法、吸附法、膜分离法、混凝法( 亦称“混凝沉淀法”) 等，其中混凝法是应 用最广泛、经济的处理方法之一。与其它方法相比，混凝法的处理成本和费用 低，而且混凝是用水和污水处理工艺中应用最普遍的关键环节之一，也是必不 可少的操作单元之一，它在很大程度上影响着后继流程的运行工况、最终出水 质量和成本费用，因而成为环境工程中重要的科技研究开发领域。高效的混 凝技术系统应该有优异的混凝剂、反应器和自控投药三方面紧密结合而成，其 中混凝剂起着核心作用。混凝作用的对象主要是水中由不溶性物质形成的憎液 溶胶及悬浮颗粒。在污水中投加混凝剂后，污水中的胶体会失去稳定性( 简称 “脱稳”) ，并通过胶体本身布朗运动进行碰撞聚集而形成尺寸较小的“微絮体” ( m i c r a f l o c c u l a n t ) ，称“凝聚”( c o a g u l a t i o n ) ：微絮体通过水力或机械搅拌， 进一步聚集成肉眼可见到大的“絮凝体”，这一过程称为“絮凝”( f l o c c u l a t i o n ) ； 从加药开始直至最终形成微絮体( 俗称“矾花”) 的整个过程，称“混凝” ( c o a g u l a t i o n f l o c c u l a t i o n ，s a m p l ea sc o a g u f l o c c u l a n t ) ，它包括了“凝聚”和 “絮凝”两个过程。由于目前尚无恰当的统一的名词兼具凝聚与絮凝两种含义， 为方便起见，本论文用“混凝”一词代表凝聚和絮凝两种作用，“混凝”即混 合、凝聚、絮凝之意1 2 1 。这与国内给排水工程技术方面的专业书籍常用的“混 凝”一词，其含义是一样的。引发混凝过程的化学药剂统称为混凝剂。 混凝剂分为无机、有机、复合、微生物四大类，其中无机混凝剂由于其价 格低廉、无毒、处理效果好、易于贮运而引起中外学术界和企业界的高度重视。 无机混凝剂由无机低分子到无机高分子，以及无机和有机相结合的组合式，它 经历一百多年的发展历史，尤其是2 0 世纪6 0 年代开始出现的无机高分子混凝 剂( i p f ) ，大大拓宽了无机类混凝剂的应用范围。 目前，在国内外给水及污水混凝处理中，铝盐是技术最成熟、应用最广泛 的无机混凝剂。预测铝盐混凝剂在今后较长时间内仍是主要的水质净化剂。然 而，随着水体污染的加重，对水处理的要求越来越高，再加上在生活用水处理 中高的残留铝量对人产生毒性，这就对铝系混凝剂的发展和应用提出了更高的 要求，需要在新的合成工艺及配方下研制丌发出高效、价廉、无毒或低毒的新 型铝盐无机高分子混凝剂。这种混凝剂不但对污水中的污染物有良好的去除效 果，而且对微污染的低温低浊度的地表水也应具有良好的净化效果。 高分子聚合硅酸硫酸铝( p s a s ) 混凝剂就是在这一要求下研制开发产生的。 它是在聚硅酸( 即活化硅酸p s ) 及无机铝盐( a s ) 混凝剂的基础上发展起来 的，把原料来源广、价廉、无毒、具有高分子量的聚硅酸与广泛使用的阳离子 型铝盐反应，复合成同时具有静电中和及吸附架桥能力的新型水处理剂。国外 在8 0 年代末开始研制开发此类产品，国内近几年对该混凝剂也进行了初步的 探讨工作，并且是以山东大学环境系的研究为主。初步研究表明此混凝剂目前 在水处理中广泛使用的聚硅酸铝类混凝剂的研制开发是无机高分子水处理剂 发展史i 二的一次进步，具有较强的学术性和实用性，属于水处理界研制开发的 热点，在除浊、脱色、去除c o d 等方面都有更好的效果，值得尽快研制开发和 推广应用。 1 2 混凝剂的类型及比较 1 21 无机混凝剂 据说人类最早使用无机混凝剂是从古希腊开始，时至今日已广泛应用于 饮用水、工业污水、工业用水的净化处理以及地下水、污泥的脱水处理等等。 常用的无机低分子混凝剂如表1 一l ，其中硫酸铝是最重要的无机混凝剂之一， 也是当今世界上生产量最大的无机盐【3 1 。 表1 1常用无机低分子混凝剂一览表 硫酸铝( 粗制或精制) a 1 2 ( s 0 4 ) 18 h 2 0 明矾 k a i ( s 0 4 ) - 12 h 2 0 三氯化铝 f e c l 3 6 h 2 0 硫酸亚铁 f e s 0 4 7 h 2 0 尽管如此，随着人们生活水平的日益提高，保护环境意识日益增强，加上 随着工业的发展，工业污水种类繁多、成份复杂，传统的无机低分子混凝剂远 远满足不了人们对水处理的要求。这是由于无机低分子混凝剂化学结构过于简 单，在低温低浊度下的处理性能较差，处理后水中可溶性铝含量高，易受氟等 离子和盐类的影响，絮体含水率高，沉降速度慢，给后续处理工序带来负担， 爝热成本赞爝，甚至有的混凝削如镶捻熬有对设器管道的蕊镶能。因此人们在 不断地探讨新的具有离效的混凝剂。 无瓿舞分子滋凝裁燕褒传统l ： 鼋锅蘸、浚盐滗凝潮懿鍪疆土菠震趋来麴 裘凑分予承处疆裁，蹩在6 年代戮焉浸疆发鼗逛塞涎。到嚣懿为业已磷翻凌 的无机高分子溉凝剂种类如表1 2 。 褒 一2 无疑嘉势子灌麟赛l 豹耱鬟 聚合氯诧锈 p a c )凝台氯稼铁 p f c ) l阳离子聚台硫酸锅( p a s )聚合硫酸铗( p f s ) 聚台磷酸锅( p a p )聚合磷黢铁( p f p ) |鞠离予添纯硅酸( a s i )蘩合疆簸( p s i ) 聚食氯纯锫谈( p a f c )聚合硫酸锾铁( p a f s ) i 无帆复合型聚台硅酸锻( p a s i )聚合硅酸铁( p f s l ) 聚台戳酸错铁( p a p s i )袋食磷酸镪铁( p a f p ) 由予速癸无桩离分子滋凝嗣翼商离效、逶瘫襁澈、无毒、价廉等俊蠡蕊褥 剥目益广泛的应用。躁前，在日本、两欧、中嗣都饪正规擞产，尤其农鄹本， 聚合铝熬翅量嫩经超遘蒋绞躲硫酸锅，嚣透冗年素美国遣开始熬援这方露豹疆 究 4 j 。 聚台氯化锘( p a c ) 玻称为7 0 年代划时代的混凝荆f 5 l 。鼠然单在三十年 代就已被德、豳、美等圜科学家发蕊，并在工业上赣小规模应用，但是矗剿 年芪虢螽，麓善王照污承懿逐澎璜多霹繇绦释黟靛鎏盏强烈，聚餐麴饶麓 净承往麓方毅人们重键，放焉鬟开了霹其诤窳辍璎、聚台艇律秘澎态臻稳豹 研究。6 0 年代朱，日本确定了工业氯氧化铝变为活性氢氧化锅褥溶于赫酸的 工艺，发表了系列专利，并把生产投术输出到了英、德、法豳。由于铣攮 与锫盐翼蠢穗叛爨瀑凝辍熬，予爱在p a c 鼹襄建下，入爨浚想势野袭了铁系 无枫高分予混凝剩。1 9 7 5 牮国乡 激商液体聚食硫酸铁( p f s 瓣报道。1 9 7 6 年日本首先研制成功。8 0 年代投入工妣性生产并成用于多种源水和工h k 用水 懿净纯熬溪。 实我涯骥酗，聚台弱镄、铁溪凝裁与绩统翡混凝裁穗珑，獒滢凝羧罴稳 往会提高两三倍。差剐的原因，一般认为在人工控制的预制条件下可黻褥到 有利于溜凝的媛佳形态，投加后立即发生高效作用，摆脱了溶液中化学环境 条件静手魏，毽这一臻论势拳褥戮完满豹实巍。赛黼上，这墼涉及蘩羟蕊鬻 合物懿澎态褥纯蟊赛凝霰辩瓣羲力攀| 、藤题。在漶凝麴热天零审菇，一方瑟， 出于稀释和p h 值升高而会引起水解程度的进麟和形态的转化；另一方藤，箨 求解产物化窘悫裂在混会进程中被水中颗粒物戏胶体所吸瓣。这嚣个避摆都 投为迅速蘧突簸。蒋统海凝裁一般是本解聚台细戳鞍辫，蠢强制静嚣飘齑分 子混凝剂则有可能直接加以吸附，发挥其最佳形态的电中和及架桥粘结的效 能。 以p f s 为例，在其水溶液中存在着 f e ( h 2 0 ) 6 ”、 f e ( h 2 0 ) 3 】”、 f e ( h 2 0 ) 2 3 + 等络合离子，以o h 一作为架桥形成多核络合离子，从而变成了巨大的无机高 分子化合物，分子量高达1 0 5 。聚铁之所以比其他无机混凝剂能力高、混凝效 果好，根本原因就在于聚铁能够提供大量如上所述的络合离子，能够强烈吸 附胶体微粒，通过粘附、架桥、交联作用，从而促使微粒凝聚；同时，还发 生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了胶团的( 电位， 从而使胶体粒子由原来的相斥变成相互吸引，破坏了胶团的稳定性，促使胶 体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀；而且沉淀的表面积可达2 0 0 1 0 0 0 m 2 幢，极具吸附能力。也就是说，聚铁既有吸附而脱稳能力，又可发挥 粘附、桥连以及卷扫混凝作用1 7 j 。 尽管聚合混凝剂克服了传统混凝剂的诸多缺点，并大大的提高了混凝性 能，但也有它的缺点。用p a c 处理饮用水，a 1 3 + 的水相转移较严重【引，而近 十年在卫生学上发现老年痴呆症与a 1 3 + 残留累积有关，这个问题己引起了普 遍关注，人们呼唤新一代药剂的问世。铁系列混凝剂的水相转移较少，只要 严格地控制铁系混凝剂的氧化度就可以实现，但由于处理后水质发黄、腐蚀 设备等因素，很少应用于饮用水的处理 9 1 。 由于硫酸铝的来源毕竟比氯化铝容易，又有可靠的工业生产，所以长期 以来人们一直希望以硫酸铝为基础原料生产出一种高效的混凝剂。1 9 8 9 年1 月，美国h a n d y 化学品公司首先发表了新型混凝剂p a s s ( p o l y a l u m i n u m s i l i c a t es u l p h a t e ) 研制成功的报道【10 1 。这是他们历时4 年的研究成果，并于 1 9 9 4 年春，在加拿大魁北克省投产，市场情况极好，年产能力为6 0 0 0 万磅。 为了满足市场需求，该公司于1 9 9 4 年7 月又将生产能力扩大一倍。这一部分 内容将在后面做详细介绍。 此外，多阳离子无机聚合混凝剂也在研究和发展之中，最有代表性的铁 铝聚合集中了铁系、铝系混凝剂的双重优点13 1 。铁混凝剂原料价廉易得且 凝聚沉淀速度快，无残留毒性，但水解聚会反应速度极快而不易控制：聚合 铝具有高效混凝性能，但沉降速度相对较慢，但水解聚合速度缓慢而易控制， 因此使二者进行均匀水解共聚反应而形成稳定共聚物产品，可显著提高现有 聚合铝、铁的混凝效能，拓宽其应用领域。比如，可利用煤矸石为原料进行 制备【1 4 】，煤矸石是采煤和煤加工工业中排出的废物，其中含有一定量的a 1 2 0 3 和f e 2 0 3 。我们对a l 、f e 不进行分离提纯，按照一定的工艺条件，控制其成 份及酸度，即可制备出聚合铝铁混凝剂。聚合硫酸氯化铝铁( p a f c s ) 便是 其中之一，其有效成分铝铁( a 1 2 0 3 + f e 2 0 3 ) 含量为6 5 8 5 ，产品吸湿性 小。还有含镁的铝系混凝剂【l5 1 ，可由硫酸铝或氯化铝或碱式氯化铝溶液与氢 4 氧化镁或碳酸镁或碱式碳酸镁反应制得。这种混凝剂有良好的除浊、除磷和 去除c o d 铸性能。这是其他铝系溜凝剂所不及的，它对发展生物化学领域的 污拳熊蘧露萋重要熬爨义。 1 2 2 有机混凝剂 有瓤麓分子混凝裁秘无撬蹇分予混凝裁稳跑，吴毒霜鳖少、p h 遥麓莲围 广，受瑟瀵及环境条件影响小，污泥量少，处理效果等圣| | 己怒性能。因此，有 机高分子混凝剂越来越引起人们的广泛关注。有机高分子涌凝剂又可以分为 天然和合成硒大类。常见的合成离分子有聚二乙基二甲基氯化氨、聚胺、聚 蠢耱酸镳、阉裹子壁、蓦褰予墅秘鞠离子型聚覆燎酸胺等。合藏毒楗麓分子 混凝剂由于分子量大、分子链官能团多的结构特点，在市场占绝大数优势， 其中以聚丙烯酰胺系列最为广泛，在美国、日本其市场占肖率达8 0 以上， 在我国则年产近万吨。但随着磊浊产最徐捂不瓶上涨及人们生活质量水平不 断提高，茏其是台或类有机高分子混凝裁鑫予残甓单体毒秣，鞭翻了它在食 品加工、缭水处理及发酵工业等方阿的发展。常见的天然筒分子有改饿淀粉、 改性纤维索、腐殖酸等。天然有机商分子混凝荆由于来源广泛，价格低廉， 无毒，翳予生凌降辫等特点显示了良努的盎予夔景。天然亵分子套襁溅凝裁 可以是纯天然的，但麓多的是以天然为主的，绦化学改性麓成的。 1 2 3 无机一有机复合混凝剂 虽然无杌高分子溉凝裁对复杂袋份静永戆理透瑶淫强，毽生成的絮律却 不及有机简分子混凝剂生成的絮体大，且投加墩大，而有机高分子混凝剂正 好可以弥补这一缺点。因此若把两者结合起来，形成无机一有机高分子复合 淀凝裁，效莱会更骧驻。无趣混凝到热聚露褥激簸( p a m ) 处理不同滚度瘩 的尝试近几年来在辩披文献中可以看到其应髑铡子。鲡静宁与三氯纯铁和 p a m 处理钻井污水，c o d 去除率为9 1 6 ；硫陵铝、碱式氯化铝加石凝再加 p a m 处理油田助剂厂污水，色度去除率为9 8 【m j ：陈立丰等j 用聚合氯化铝、 蘩薅臻酸蔽复合滢凝籍缝瑾不弱魏洼痉拳秘秘突等等。露藏茏懿湿凝麓霹有 机混凝剂的结合都是在使用时同时成分布加，并不是二台一的产品。因此如 何合成出肖机和无机离分子连接在一起的复台混凝剂是今尉的研究课题。 纵残上述足个主簧的湿凝刹龋蕈孛於发展过程，不难看出，无枕漫凝裁黪 发震趋势鼹由低分子翔窝分子，幽单一壅到聚合型及复合登，惑豹趋势蹩囱 低价实用、无毒高效的方向发展。 近十年来随着人们对水处理认识的不断提高，残留铝对生物体及人体产 生毅毒害l 擘瘸餐受久稍关注，如键减少二次污染熬阂嚣已越寒越号l 起壤援。 在诸多新毅混凝剂中鞭有发震前景的可能是聚合硅酸硫酸锅，该产品的研制 现处在小试阶段，应该是混凝剂进一步开发研究的方向。 1 2 3 微生物混凝剂 微生物混凝剂是利用生物技术，从微生物体或其分泌物提取、纯化而获得 的一种安全、高效、能自然降解的具有混凝功能的新型高分子有机物水处理剂， 主要有糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸等。由于微生物混凝剂可以克服高分子 和合成有机高分子混凝剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放，因此微生物 混凝剂的研究成为当今世界混凝剂方面研究的重要课题。从其来源看，微生物 混凝剂属于天然有机高分子混凝剂，具有天然有机高分子混凝剂的一切优点。 针对其所展开的研究工作已由提纯、改性进入到利用生物技术培育、筛选优良 的菌种，从而以较低的成本获得高效的混凝剂，因此其研究范围已超越了传统 的天然有机高分子混凝剂的研究范围。 具有分泌混凝剂能力的微生物称为混凝剂产生菌。最早的混凝剂产生菌是 b u t t e rf i e l d 从活性污泥中筛选得到【l “。1 9 7 6 年，n a k a m u r aj 等人从霉菌、细 菌、放线菌等菌种中，筛选出1 9 种具有混凝能力的微生物，其中以酱油曲霉 ( a s p e r g i l l u s s o u a e ) a j 7 0 0 2 产生的混凝效果最好d 9 。1 9 8 5 年，t a k a g ih 等人研 究了拟青霉菌( p a e c i l o m y c e s s p ) 微生物产生的混凝剂p f1 0 l ，其对枯草杆菌、 大肠杆菌、啤酒酵母、血红细胞、活性污泥、纤维素粉、活性炭、硅藻土、氧 化铝等有良好的混凝效果【20 1 。1 9 8 6 年，k u r a n e 等人利用红平红球菌研制成功 微生物混凝剂n o c 1 ，对大肠杆菌、酵母、泥浆水、河水、粉煤灰水、活性 碳粉水、膨胀污泥、纸浆污水等均有极好的混凝和脱色效果【2 1 1 ，是目前发现 的最好的微生物混凝剂。 微生物混凝剂具备高效、安全、不污染环境等优点，在医药、食品加工、 食品分离等领域有巨大的潜在应用价值。 1 3 聚硅酸铝混凝剂的研制及发展 聚硅盐是一类新型无机高分子混凝剂，是在聚硅酸和铝盐、铁盐等混凝剂 的基础上发展起来的聚硅酸与金属盐的复合产物。由于它同时具有电中和作用 和吸附架桥作用，混凝效果好，且易于制备，价格便宜，所以它们成为水处理 界的研究热点。本论文的主要研究内容为聚硅酸铝混凝剂的制备及性能研究， 下面简要介绍它的发展及应用现状。 1 3 1 聚硅酸作为助凝剂 聚硅酸( 也叫活化硅酸) 是一种传统的无机助凝剂，具有悠久的现场应用 历史。聚硅酸是用中和法即由硅酸钠在加酸的条件下水解、聚合反应到一定程 6 度的产物。它起源于3 0 年代后期，并开始在水处理中得到应用【22 1 。此后，对 聚硅酸的性质、聚合及胶凝特性、混凝性质、混凝机理等方面进行了大量广泛 的研究【2 “”j 。研究发现，活化硅酸在通常p h 值条