聚合硅酸硫酸铝铁的合成及应用研究马同森，吴杰，周艳梅(河南大学化学化工学院，河南开封475004)摘要：以膨润土为原料，通过酸浸、碱浸、氧化、聚合等一系列反应制备不同物质的量比的聚合硅酸硫酸铝铁絮凝剂，讨论了NaOH浓度、反应时间、反应温度对SiO?溶出率的影响，通过混凝试验考查了其对生活废水的处理效果，得出最佳物质的量比的絮凝剂、最佳投加量、最佳沉降时间和最适宜pH值范围，结果显示合成的系列絮凝剂对生活废水有较好的处理效果。关键词：聚合硅酸硫酸铝铁；膨润土；复合絮凝剂；废水中图分类号：TQ314.253文献标志码：A文章编号：1674-3326(2010)04-0041-06SynthesisandApplicationofPAFSiMATong-sen,WUJie,ZHOUYan-mei(CollegeofChemistryandChemistryEngineering,HenanUniversity,Kaifeng475001,China)Abstract:Theresearchisfocusedontheproductionofdiffcrcntmolarratiocomplexwastewatercoagulantsfrombentonitebyaseriesofways,suchasacid,alkali,oxidation,andpolymerization.ThefactorswhichaffectedtheextractionefficiencyofsiliconoxidesfrombentoniteweretheconcentrationofNaOH,reactiontemperatureandtime.Theoptimumconditionsasproportion,dosage,sedimentationtime,andpHweredetermined.Thesesamplesexhibitasignificantlybettercoagulationperformanceintreatinglivingwastewaterundertheappliedexperimentalconditions・Keywords:Bentonite;poly-aluminum-ferric-silicate-sulfate;complexcoagulant;wastewaterr0引言2()世纪6()年代后发展起来的无机高分子絮凝剂(Inorganicpolymerflocculants,IPF)是一类新型的水处理药剂，由于与传统的水处理药剂相比在很多方面都自有特色，因而被称为第2代无机絮凝剂⑴。近年来，研制和应用聚合铝、铁、硅及各种复合型絮凝剂已成为研究热点。聚合硅酸金属盐类絮凝剂是在传统铝盐、铁盐基础上发展起来的新一代无机高分子絮凝剂，用于处理废水具有良好的处理效果，并可代替一些有机高分子絮凝剂⑷。利用铝铁的共聚特性和硅酸的盐效应机制和协同増效原理，把铝盐、铁盐引入聚硅酸中制成聚硅酸铝铁，不仅具有吸附架桥和电中和作用，而且能充分发挥铝、铁絮凝剂的优点，弥补彼此的弱点⑸。该类絮凝剂既可增强絮凝性能，又可减少水中的残余铝含量，削弱铝盐的生物毒性，价格低廉，应用范围广，现已成为国内外无机高分子絮凝剂研究的一个热点［6-81o膨润土被称为天然纳米材料、万用黏土。我国膨润土质量优良，矿储量居世界第2位。除作为有机膨润土的原料少量出口外，余者皆以膨润土粉和活性白土形式营销于国内。这些产品属初级产品，经济效益不高，资源利用水平低。为了获得更大的经济效益，开发高科技含量的系列化新产品和拓展应用领域是当前紧迫的任务〔9•叫膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的黏土矿物，主要化学组成为SiO2、AI2O3、Fe2O3o其晶体结构是收稿日期：2010-05-12修回日期：2010-06-26基金项目：河南省教育厅自然科学基础研究项目(2009A610003)；河南大学校内基金项目(07YBGG001)作者简介：马同森(1954・)，男，河南鲁山人。教授,研究方向:环境化学。E-mail:mts@henu.edu.cno2层硅氧四面体芯片中间夹一层铝氧八面体芯片，属2：1型层状硅酸盐矿物。由于膨润土本身含有AI2O3.Fe2O3,用膨润土生产铝铁复合絮凝剂，减少复配环节，工艺上简单易行；由于以天然矿物为原料，产生沉淀的化学组成接近天然本底值，污泥处置不会产生2次污染I，2-131o本实验充分利用膨润土中SiO?、AI2O3、FezO?等3种主要成分，经酸浸、碱溶、聚合等处理工序制备新型水处理剂一聚合硅酸硫酸铝铁。1实验部分1.1实验原理在强酸介质中，蒙脱石的层状结构可被全部破坏，可溶性成分几乎可完全溶于酸中，硅变成了活性二氧化硅，主要化学反应为：AI2O34SiO2-3H2O+3H2SO4+（4n-6）H2O=4（SiO2nH2O）+A12（SO4）3,Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2Oo溶液中的A产及Fe*的化合物离子以6个配位水分子的形态存在,即[A1（H2O）6]3+.[Fe（H2O）6]3+o硅酸是一种弱酸，引入硅酸钠溶液中后，硅酸钠溶液中的单硅酸根离子就将随着pH值的降低而逐步质子化，其质子...