高寶玉^１，岳欽艷^１，王占生^２，湯鴻霄^３?
（1.山東大學(xué)環(huán)境工程系，山東濟(jì)南 250100；2.清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，北京100084；3.中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，國(guó)家重點(diǎn)環(huán)境水化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，北京100085）

　　摘要：比較了聚硅氯化鋁(PASC)和聚合氯化鋁(PAC)處理各種地表水的混凝效果，結(jié)果表明，PASC較PAC具有更好的混凝效果。制備工藝和Al/Si摩爾比對(duì)PASC的混凝效果有影響，在相同Al/Si摩爾比下，共聚法制備的PASC(共)的混凝效果優(yōu)于復(fù)合法制備的PASC(復(fù))。對(duì)PASC(共)而言，在一定的Al/Si摩爾比范圍內(nèi)其比值越小，混凝效果就越好 。但對(duì)PASC(復(fù))而言，只有具有合適Al/Si摩爾比的產(chǎn)品其混凝效果最好，比值過(guò)高或過(guò)低，其混凝效果下降。與PAC相比，溫度對(duì)PASC的混凝效果影響較小。?
　　關(guān)鍵詞：聚硅氯化鋁(PASC)；混凝劑；水處理；混凝效果
　　中圖分類號(hào)：TU991.22
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1000-4602(1999)12-0014-04

Study on the Coagulation of Polyaluminum Silicate Chloride(PASC) in Water Treatment

GAO Bao-yu^１，YUE Qin-yan^１，WANG Zhan-sheng^２，TANG Hong-xiao^３
(1.Depart. of Environ. Eng.,Shandong Univ.,Jinan 250100，China;2.De part. of Environ. Sci. and Eng.,Qinghua Univ.,Beijing 100084?，China;3.Ecological Environ.Research Center of Chinese Academy of Sci.,Beijing 100085,China)

　　Abstract：The coagulation efficiency of polyaluminum silicate chloride (PASC ) compared with that of polyaluminum chloride (PAC) for water treatment was stud ied by jar test. The experiment results showed that PASC was characterized by ha ving better coagulation efficiency compared with PAC. The PASC prepared by copol ymerization technique gave better coagulating effect than that prepared by compo site technique under the same molar ratio of Al/Si. For the PASC prepared by cop olymerization technique in the range of Al/Si = 5～15, the less Al/Si molar rat io was, the better the coagulation efficiency would be. For the PASC prepared by composite technique, however, the PASC could give good coagulation efficiency o nly at a proper molar ratio of Al/Si. Compared with PAC, temperature had less ef fect on PASC coagulation.?
　　Keywords: polyaluminum silicate chloride(PASC); coagulation; water treatment; coagulant

　　 聚硅氯化鋁(PASC)是聚合氯化鋁(PAC)和聚硅酸在一定條件下進(jìn)行復(fù)合反應(yīng)生成的鋁硅復(fù)合產(chǎn)物，它比PAC具有較大的分子量和稍低的正電荷，是一種新型陽(yáng)離子無(wú)機(jī)高分子混凝劑。 在前文中^［１］，研究比較了PASC和PAC在水體中的殘留鋁含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PASC較PAC具有較低的殘留鋁含量。本文比較研究了PASC和PAC處理不同地表水的混凝效果。?

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)儀器
　　YZD—1A型液體濁度計(jì)，DC—506型六聯(lián)攪拌機(jī)，UV—754分光光度計(jì)。?
1.2 PASC的制備
　　 分別采用共聚和復(fù)合法制備。?
1.3 混凝試驗(yàn)方法
　　于快速攪拌下(200 r/min)向500 mL水樣中加入一定量的混凝劑(以Al₂O₃計(jì))，繼續(xù)快速攪拌2 min，然后慢速(40 r/min)攪拌15 min，靜置沉降10 min，取上清液測(cè)定有關(guān)水質(zhì)指標(biāo) 。?

2 結(jié)果與討論

2.1 處理臥虎山水庫(kù)水的效果
　　在黃河斷流的枯水季節(jié)，濟(jì)南市工業(yè)用水和居民生活用水的水源地主要是臥虎山水庫(kù)和錦秀川水庫(kù)。以臥虎山水庫(kù)水為代表，試驗(yàn)了PASC處理水庫(kù)水的混凝效果。水樣水質(zhì)情況如下： pH=8.24,SS=14.5 mg/L,濁度=24.0 NTU，色度=18.5 倍，總硬度(以CaCO₃計(jì))=11.89 mg/L，高錳酸鉀指數(shù)2.91 mg/L，水溫為12.1 ℃。 PASC和PAC混凝處理臥虎山水庫(kù)水的除濁 和脫色效果見(jiàn)圖1、2。

?

　　結(jié)果表明：PASC較PAC具有更好的除濁和脫色效果；對(duì)PASC(共)而言，Al/Si摩爾比越小，其除濁和脫色效果就越好。但對(duì)PASC(復(fù))而言，Al/Si=10的產(chǎn)品其除濁和脫色效果最好，Al/S i=15的產(chǎn)品次之，Al/Si=5.0的產(chǎn)品最差。這說(shuō)明了在制備PASC(復(fù))產(chǎn)品時(shí)，不要盲目地追求高的聚硅酸含量，否則制備出的產(chǎn)品既達(dá)不到良好的混凝效果，穩(wěn)定性又差，還將增 加原料成本。

2.2 處理黃河水的效果
　　目前濟(jì)南市建有日處理能力為20×10^４t的黃河水廠。以濟(jì)南段黃河水為代表試驗(yàn)了PA SC處理高濁度水的效果。黃河水水樣水質(zhì)情況如下：pH=8.22,水溫=20 ℃，SS=5 846 m g/L，濁度=528 NTU，總硬度(以CaCO₃計(jì))=247.10 mg/L，高錳酸鉀指數(shù)為3.21mg/L，泥 沙含量高，屬高濁度水。?
　　首先考察B=2.0的PASC與PAC的混凝效果，結(jié)果見(jiàn)圖3。

　　結(jié)果表明：除了Al/Si=5.0的PASC(復(fù))外，所有PASC產(chǎn)品的凈水效果都優(yōu)于PAC，并且Al/Si摩爾比越小，混凝效果就越好；PASC(共)與PASC(復(fù))相比，在相同Al/Si摩爾比情況下，PASC(共)的混凝效果優(yōu)于PASC(復(fù))，但隨著Al/Si摩爾比增大，二者間的差別變小。這說(shuō)明了含有適量聚硅酸的PASC是處理高濁度水的良好凈化劑。?
　　以B=2.0的PAC和B=2.0、Al/Si=10的PASC(共)為代表，進(jìn)一步試驗(yàn)了在藥劑投量為1.62mg/L條件下，溫度對(duì)混凝效果的影響情況，見(jiàn)圖4。?
　　結(jié)果表明：在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)(5～40℃)，PASC(共)較PAC具有更好的凈水效果，特別是在低溫下二者的差別更加明顯。這說(shuō)明了PASC的凈水效果受溫度的影響較小，在低溫下仍能達(dá)到良好的混凝效果。

2.3 處理深圳水庫(kù)水的效果
　　所用藥劑為深圳清源凈水器材有限公司生產(chǎn)的液體PAC，和以此液體PAC、鹽酸、水玻璃為原料采用復(fù)合法制備的PASC(復(fù))產(chǎn)品。液體PAC的有效濃度為10.1%(以Al₂O₃計(jì))，B值為85.4%。制備出的PASC(復(fù))Al/Si=10,Al₂O₃含量為8.4%，B值為84.5%。水樣為深圳水庫(kù)水，混凝條件為：取1000mL水樣，在攪拌下加入藥劑，然后于700r/min轉(zhuǎn)速下攪拌10s，200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌3 min，80r/min轉(zhuǎn)速下攪拌5 min，40r/min轉(zhuǎn)速下攪拌10min，靜置沉降一定時(shí)間，取上清液測(cè)定水質(zhì)。
　　首先研究了在不同投藥量情況下的凈水效果，結(jié)果見(jiàn)表1。?

表1 PASC（復(fù)）和PAC 投藥量對(duì)深圳水庫(kù)水混凝除濁效果的影響 藥劑名稱 投藥量（mg/L) 剩余濁度（NTU） 剩余濁度達(dá)1NTU時(shí)的等效投藥量（mg/L） PASC（復(fù)） 0.8
1.0
1.2
1.5 1.08
0.79
0.62
0.48 0.86 PAC 0.8
1.0
1.2
1.5 1.85
1.24
1.05
0.66 1.23 注 取樣時(shí)間為1997年11月14日，原水濁度為.85NTU，PH6.72，藻類總數(shù)為145萬(wàn)個(gè)/L，水溫22℃，混凝處理后靜置15min。

　　 結(jié)果表明，對(duì)于原水濁度比較低的深圳水庫(kù)水，PASC(復(fù))的混凝除濁效果明顯優(yōu)于PAC，處理后水濁度達(dá)1NTU時(shí)，PASC(復(fù))的等效投藥量遠(yuǎn)低于PAC的等效投藥量。接著，又試驗(yàn)了在相同投藥量(以Al計(jì)，對(duì)水樣1為1.0mg/L，對(duì)水樣2為1.5mg/L)情況下，凈化后水剩余濁度與沉降時(shí)間的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表2。?

表2 在相同投藥情況下凈化水剩余濁度與沉降時(shí)間的關(guān)系 沉降時(shí)間（min） 水樣1的剩余濁度（NTU） 水樣2的剩余濁度（NTU） PASC（復(fù)） PAC PASC（復(fù)） PAC 0
1
2
4
10
30 4.82
3.05
0.92
0.75
0.56
0.38 5.33
3.68
2.42
1.26
0.98
0.67 5.22
4.18
3.05
1.68
1.32
0.94 6.35
5.84
3.75
2.65
1.98
1.48 注 水樣1的原水濁度為6.4NTU,pH6.70,水溫26℃，藻類總數(shù)為45萬(wàn)個(gè)/L。

　　結(jié)果表明，無(wú)論原水藻類含量高低，在所試驗(yàn)的沉降時(shí)間內(nèi)(0～30 min)，PASC(復(fù))較PAC具有更好的混凝除濁效果。
　　最后考察了混凝除藻效果。水樣濁度為6.6 NTU，pH 6.90，水溫24 ℃，藻類總數(shù)為225萬(wàn)個(gè)/L?；炷幚砗蟪两禃r(shí)間為30 min，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 PASC（復(fù)）和PAC 混凝除藻效果比較 藥劑 投藥量（mg/L) 剩余藻類總數(shù)（萬(wàn)個(gè)/L） 除藻率（%） PASC（復(fù)）PAC 1.0
1.0 26.5
38.4 88.2
82.9 PASC（復(fù)）PAC 1.5
1.5 12.5
26.4 94.4
88.3

　　結(jié)果表明，PASC(復(fù))較PAC具有更好的混凝除藻效果，且隨著投藥量的增加，二者間除藻率的差別也增大。在投藥量為1.0 mg/L條件下，PASC(復(fù))的除藻率較PAC提高了5.3個(gè)百分 點(diǎn)，而當(dāng)投藥量增大到1.5 mg/L時(shí)，PASC(復(fù))的除藻率則較PAC提高了6.1個(gè)百分點(diǎn)。
　　綜合以上除濁和除藻效果，表明了PASC在處理南方濁度低、藻類含量比較高的水源水方面，較目前廣泛使用的PAC具有更好的混凝效果。其主要原因是在PASC中復(fù)配了適量聚硅酸后，由于生成了分子量更大的聚合物，提高了產(chǎn)品的吸附架橋能力，使膠體物質(zhì)更容易凝聚在一起，最終提高了混凝效果。?

3 結(jié)論

　?、儆捎赑ASC是由PAC與聚硅酸進(jìn)行反應(yīng)制備得到的鋁硅復(fù)合產(chǎn)物，具有較高的分子量和一定的電中和能力，因而對(duì)水體中帶負(fù)電荷的膠體顆粒具有較強(qiáng)的電中和能力和吸附架橋能力，表現(xiàn)為比PAC具有更好的除濁、除藻和脫色效果，且無(wú)論處理對(duì)象是低濁水、中濁水、還是高濁水，PASC的混凝效果都優(yōu)于PAC。?
　?、谥苽涔に嚭虯l/Si摩爾比影響PASC的混凝效果，在相同Al/Si摩爾比下，PASC(共)的混凝效果優(yōu)于PASC(復(fù))。對(duì)PASC(共)而言，在一定的Al/Si摩爾比范圍內(nèi)，比值越小，其混凝效 果就越好。但對(duì)PASC(復(fù))而言，只有具有合適Al/Si摩爾比的產(chǎn)品混凝效果最好，Al/Si摩爾比過(guò)高或過(guò)低，其混凝效果下降。?
　?、叟cPAC相比，溫度對(duì)PASC混凝效果的影響較小。

參考文獻(xiàn)：?
　?。?］高寶玉，岳欽艷，王占生等.聚硅氯化鋁的混凝效果及在處理水中的殘留 鋁研究［J］.中國(guó)給水排水，1999，15(7)：1-3.

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　　作者簡(jiǎn)介：高寶玉(1961- )，男，山東鄄城人 ，山東大學(xué)，副教授，博士。?
　　電　話：(0531)8564513(O) 8566071(H)?
　　收稿日期：1999-04-09