活性硅酸阴离子絮凝剂

活性硅酸阴离子絮凝剂

　　活性硅酸阴离子絮凝剂是一种以硅酸钠（水玻璃）为原料，通过加酸活化制得的阴离子型无机高分子絮凝剂，在水处理领域具有重要应用价值。以下是对其详细介绍：

　　一、基本特性

　　化学组成

　　主要成分为聚硅酸（SiO₂·nH₂O），带有负电荷基团。

　　可通过复合改性引入Al³⁺、Fe³⁺等阳离子或有机高分子，形成复合型絮凝剂。

　　物理形态

　　外观为无色至淡黄色透明液体，固含量（SiO₂）通常为2%~5%。

　　储存稳定性受pH值、温度及离子强度影响，易发生凝胶化。

　　环境适应性

　　适用于pH=5~10的水质条件，低温（0~5℃）下仍能保持活性。

　　对低浊度水（<50 NTU）及高色度水具有良好处理效果。

　　二、制备工艺

　　原料准备

　　硅酸钠溶液（模数2.0~3.4）稀释至SiO₂浓度2%~4%。

　　酸化剂选择硫酸、盐酸或二氧化碳。

　　活化过程

　　在搅拌条件下缓慢滴加酸化剂，控制pH=5~7，熟化2~4小时。

　　关键参数：酸化速度0.5~1.0 mL/min，熟化温度≤25℃。

　　复合改性（可选）

　　铝硅复合：SiO₂:Al³⁺=1:0.5~1:2（摩尔比），pH=6~8。

　　铁硅复合：SiO₂:Fe³⁺=1:0.3~1:1（摩尔比）。

　　有机改性：添加0.1%~0.5%聚丙烯酰胺（PAM）。

　　三、作用机理

　　电中和作用

　　阴离子聚硅酸与水中带正电的悬浮颗粒发生电荷中和，降低颗粒稳定性。

　　吸附架桥

　　长链聚硅酸分子吸附多个颗粒，形成“桥梁”连接，促进絮体生长。

　　网捕卷扫

　　高浓度聚硅酸形成三维网状结构，卷扫悬浮颗粒，加速沉降。

　　四、应用领域

　　饮用水处理

　　替代部分有机絮凝剂，降低消毒副产物生成风险。

　　典型案例：天津自来水公司1952年即开始使用活化硅酸。

　　工业废水处理

　　处理含油废水、印染废水、重金属废水等。

　　与铝盐、铁盐联用时，絮凝效率提升30%~50%。

　　污泥脱水

　　改善污泥脱水性能，降低含水率至75%以下。

　　与阳离子絮凝剂联用效果更佳。

　　五、技术优势

　　成本低廉

　　原料硅酸钠价格仅为有机絮凝剂的1/10~1/5。

　　环境友好

　　无毒或低毒，生物降解性好，符合绿色水处理理念。

　　低温活性

　　在0~5℃低温下仍能保持絮凝效果，适用于北方冬季水处理。

　　六、现存问题与改进方向

　　储存稳定性

　　聚硅酸易凝胶化，储存期通常不超过7天。

　　改进方向：添加羟基乙叉二膦酸（HEDP）等稳定剂，或采用低温储存技术。

　　抗干扰性

　　对高浓度Ca²⁺、Mg²⁺敏感，易形成硅酸盐沉淀。

　　改进方向：复合改性引入Al³⁺、Fe³⁺，增强抗干扰能力。

　　絮体强度

　　絮体较松散，易破碎。

　　改进方向：添加聚丙烯酰胺（PAM）等有机高分子，提高絮体强度。

　　七、未来发展趋势

　　复合型絮凝剂

　　结合铝、铁盐及有机高分子，开发多功能复合絮凝剂。

　　绿色稳定剂

　　采用环保型螯合剂替代传统重金属稳定剂，提升产品安全性。

　　智能化应用

　　结合在线监测技术，实现絮凝剂投加量的精准控制。

　　八、技术参数参考

　　项目指标

　　外观无色至淡黄色透明液体

　　pH值6.0~8.0

　　SiO₂含量2%~5%（w/v）

　　储存稳定性30天不凝胶（低温条件下）

　　絮凝效率浊度去除率≥90%

　　适用pH范围5~10

　　活性硅酸阴离子絮凝剂凭借其成本低、环境友好及低温活性等优势，在水处理领域具有广阔应用前景。未来通过复合改性及绿色稳定剂的应用，有望进一步提升其性能，满足更复杂的水质处理需求。