铝和铁与硅的配比对聚合硅酸铝铁性能的研究

• 为了评价铝、铁与SiO2的配比对聚硅酸铝铁絮凝效果的影响，进行了模拟废水实验。固定铝和铁的摩尔比为1:1(按5:5计)，盐基度为80%，按铝及铁与硅不同的摩尔比分别制备了聚合硅酸铝铁絮凝剂，并考察了它们在pH为6.0时对高岭土悬浊液絮凝性能的影响，实验结果见表。以残余浊度对投药量作图，得(Al、Fe)/Si摩尔比对絮凝性能的影响曲线如图所示。

  Al/Fe/(Si)配比对絮凝效果的影响

  (Al、Fe)/Si配比	投药量uL/500mL	余浊mg L^-1	(Al、Fe)/Si配比	投药量uL/500mL	余浊mg L^-1	(Al、Fe)/Si配比	投药量uL/500mL	余浊mg L^-1
  (Al、Fe)/Si=10:2	10	26.7	(Al、Fe)/Si=10:4	10	18.3	(Al、Fe)/Si=10:6	10	31.2
  	20	15.4		20	5.2		20	18.7
  	30	6.7		30	3.6		30	11.3
  	40	5.4		40	3.8		40	10.9
  	50	5.4		50	3.7		50	11.1
  	60	5.5		60	3.7		60	11.1
  (Al、Fe)/Si=10:3	10	19.6	(Al、Fe)/Si=10:5	10	18.2	聚硅酸	10	80.1
  	20	9.2		20	3.9		20	63.2
  	30	6.5		30	2.0		30	51.7
  	40	5.6		40	2.1		40	44.2
  	50	5.7		50	2.1		50	39.8
  	60	5.7		60	2.1		60	39.4

  
  由图可清楚看出，随着(Al、Fe)/SiO2摩尔比的增大或减小，聚合硅酸铝铁的絮凝效果相应变化，但存在一最佳摩尔比值，过高或过低将导致除浊效果变差。据分析，(A1、Fe)/SiO2摩尔比过高(即SiO2含量过少)，将影响聚合物分子量大小，继而影响其吸附架桥作用的发挥。当聚硅酸溶液中含有过多的铝、铁离子时，大量的金属离子容易吸附在带负电荷的高岭土胶粒表面，使其带正电荷。这样，带正电荷的胶粒和聚合硅酸铝铁阳离子絮凝剂之间发生排斥作用，不利于聚合硅酸铝铁对胶粒的吸附架桥作用，因而絮凝效果降低；而(Al、Fe)/SiO2摩尔比太低，聚合硅酸铝铁的电荷中和能力较弱，所以絮凝效果也不好。当聚硅酸溶液中不含铝、铁离子时，聚硅酸属于阴离子型絮凝剂，它起絮凝作用仅仅依靠分子链上的阴离子活性基团与胶体微粒表面间的范德华引力和氢键作用力而引起的吸附架桥这一种作用，而不具有电荷中和作用，所以其絮凝效果比吸附架桥作用和电荷中和作用同时存在时的效果要差，并且其稳定性也较差，储存时间明显变短。只有当(Al、Fe)/SiO2摩尔比适当时，聚合硅酸铝铁才能同时发挥良好的电荷中和及吸附架桥双重作用，所以具有良好的絮凝效果。实验结果表明，当(Al、Fe)/SiO2摩尔比为10:5，即Al/Fe/Si的摩尔比为1:1:1时，投药量控制在30uL/500mL时絮凝效果最佳。