D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2005.01.007 第27卷第4期 北京科技大学学报 VoL27 No.4 2005年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2005 乙酸对聚硅酸絮凝剂形态分布及转化规律的影响 张琼许兆义夏爽尹承龙 北京交通大学土建学院，北京100044 摘要针对聚硅酸金属盐絮凝剂因硅酸聚合胶凝而失活的问题，依照S-Mo比色法的原 理，对乙酸存在时的聚硅酸形态及其转化规律进行研究.实验表明：在酸性氛围下，当有乙酸 化合物存在时，聚硅酸溶液中的硅酸组分与钼酸反应的速率总是要比不含乙酸时的大得多： 溶液中存在的S1和S形态均表现出不同程度的增加.乙酸化合物的存在，能够有效减缓硅 酸溶液中聚硅酸颗粒物的生长速度，但聚硅酸的总体形态分布与转化规律的模式并没有因 为乙酸的存在而发生根本的改变， 关键词硅酸聚合：乙酸：聚合：形态分布：形态转化 分类号X703.1 近些年来，人们一直致力于废水及用水给水 阻抑作用.为进一步了解硅酸聚合胶凝的特征， 处理技术方法的开发，其中就包括使用絮凝剂处 以及指导聚硅酸金属盐复合絮凝剂的制备，在此 理生活给水及工业废水的处理技术，无论是给水 将依照er和王东升等a山研究人员提出的i- 净化处理、工业废水处理、城市生活污水处理以 Mo比色法的原理，通过硅酸的各聚合组分与钼 及工业用水中的软化水、脱盐水、纯水、高纯水的 酸间的反应速率的不同，对不同体系的聚硅酸形 预处理均离不开絮凝混凝沉淀处理，而混凝沉淀 态及其转化规律进行研究，并进一步了解乙酸化 技术的关键是所使用的化学药剂一无机混凝 合物对聚硅酸的缓凝效应， 剂和有机絮凝剂.无机高分子混凝剂由于具有良 好的絮凝效果，成为水处理技术研制与开发的热 1 实验材料与方法 点.与传统的无机混凝剂相比，聚硅酸金属盐复 1.1试剂 合絮凝剂，表现出许多类似于有机高分子絮凝剂 单硅酸钠Na.SiO,·9HO),分析纯，配成溶液 的性质.因此，自其问世以后，很快就以其优良的 后，静置数日，吸取上层清液使用.硫酸和乙酸溶 沉降絮凝性能，成为人们研究关注的热点.国内 外均有许多专利文献进行过报道. 液，均为分析纯试剂并配制成不同浓度待用.其 但是聚硅酸的胶凝问题，一直是阻碍聚硅酸 他化学品也为分析纯试剂，实验用水为蒸馏水或 二次蒸馏水. 金属盐商业化的障碍，为延缓聚硅酸的胶凝，增 长其保存时间.Hasegawa等开展了聚硅酸的改 比色液：先在800mL蒸馏水中缓慢加入40 性工作，但最终都会发生胶凝.因此，如何有效地 mL95.5%浓疏酸，而后转入1L的容量瓶中，用蒸 减缓聚硅酸的聚合速度，使其在更长时间内不因 馏水稀释至刻度，得到试剂(A).再将100g 胶凝而失活就成为聚硅酸金属盐絮凝剂研究的 NH)6MoO4H,O溶解于一定量的蒸馏水中，加 关键点.本文在前人研究工作的基础上，应用乙 入47mL28%的浓氨水，而后转入1L容量瓶中并 释到刻度，得到试剂(B).最后在500mL蒸馏水中 酸进行硅酸聚合胶凝的实验研究时发现，当硅 酸溶液中有乙酸化合物时，硅酸聚合胶凝曲线会 依次加入200mL试剂(A)和100mL试剂(B),即得 pH约I2的比色液试剂(C). 改变；并且在酸性范围内，乙酸对硅酸聚合具有 收稿日期：20040901修回日期：200412-28 1.2仪器 基金项目：北京市自然科学基金资助项目No.2042018) pHS-2C数字式酸度计，每次测定H前，酸 作者简介：张琼(1971一)，女，讲师，硕士 度计均经标准缓冲溶液校正.722型光栅分光光第 2 7 卷 第 4 期 2 0 0 5 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n i v e r s iyt o f s e i e n c e a n d Te e h n o l o gy B e ij ni g V b l . 2 7 N 0 . 4 A u .g 2 0 0 5 乙 酸对聚硅酸絮凝剂形态分布及转化规律的影响 张 琼 许 兆 义 夏 爽 巨承龙 … 北 京交通 大 学土建 学 院 , 北 京 10 0 0 4 摘 要 针对 聚硅 酸金 属盐 絮凝 剂 因 硅酸 聚合 胶凝 而 失活 的 问题 , 依照 S卜 M 。 比 色法 的原 理 , 对 乙 酸存 在 时的聚 硅酸 形态 及其 转化规 律 进行研 究 . 实验表 明 : 在 酸性 氛 围下 , 当有 乙 酸 化 合物 存在 时 , 聚 硅酸 溶液 中的硅酸 组分 与钥 酸反 应 的速率 总是 要 比不 含 乙 酸时 的大得 多 ; 溶 液 中存在 的 is 。 和 iS 。 形态 均表 现 出不 同程度 的增 加 . 乙 酸化合 物 的存在 , 能够 有 效减 缓硅 酸 溶液 中 聚硅 酸颗粒 物 的生长 速度 , 但 聚硅 酸 的总体 形态 分布 与转 化规律 的模 式 并没有 因 为 乙 酸 的存 在而 发生 根本 的改 变 . 关 键词 硅 酸 聚合 ; 乙 酸 ; 聚合 : 形态 分布 : 形态 转化 分 类号 X 7 0 3 . l 近 些年 来 , 人们 一 直致 力 于废 水及 用 水给 水 处 理技 术方 法 的开发 , 其 中就包 括使 用絮 凝剂 处 理 生活 给水及 工 业废 水 的处理 技术 . 无论 是给 水 净 化处 理 、 工 业 废水 处 理 、 城 市 生活 污 水 处理 以 及 工业用 水 中的软 化水 、 脱 盐水 、 纯 水 、 高 纯水 的 预处 理均 离不 开絮 凝混 凝沉 淀 处理 . 而 混凝 沉淀 技 术 的关 键 是 所 使用 的化 学 药 剂— 无机 混 凝 剂和有 机絮 凝 剂 . 无机 高分 子混 凝剂 由于具 有 良 好 的絮 凝效 果 , 成 为水 处理 技术研 制 与 开发 的热 点 . 与传 统 的无 机 混凝 剂 相 比 , 聚硅 酸 金属 盐 复 合 絮凝 剂 , 表现 出许 多类 似 于有机 高 分子 絮凝 剂 的性 质 . 因此 , 自其 问世 以后 , 很 快就 以其 优 良的 沉 降絮 凝 性能 , 成 为人 们研 究 关注 的热 点 . 国 内 外 均有 许 多专 利 文献 进行 过 报道 ` -14] . 但 是 聚硅 酸 的胶凝 问题 , 一 直 是阻 碍聚 硅酸 金属 盐 商业 化 的障 碍 . 为延 缓聚 硅 酸 的胶 凝 , 增 长其 保存 时 间 . Has ge aw a 等〔5 一 s] 开展 了聚硅 酸 的改 性 工作 , 但 最终 都会 发 生胶凝 . 因此 , 如 何有 效地 减 缓聚硅 酸 的聚 合速 度 , 使其 在 更长 时 间 内不 因 胶 凝 而 失活 就 成 为聚 硅 酸 金 属 盐 絮凝 剂 研 究 的 关键 点 . 本 文 在 前人 研 究工 作 的基 础 上 , 应 用 乙 酸进 行硅 酸 聚 合胶 凝 的实 验研 究 时 发现 `9J , 当硅 酸溶液 中有 乙 酸化合 物 时 , 硅酸 聚 合胶凝 曲线会 改变 ; 并且 在 酸性 范 围 内 , 乙 酸 对硅 酸 聚 合具 有 收稿 日期 : Z o 0 4 es 习g es D I 修 回 日期 : 2 0 0 -4 12一8 墓金 项 目 : 北 京市 自然科 学基金 资助 项 目困 。 2 0 4 2 01 8) 作者 简介 : 张琼 ( 19 71 一) , 女 , 讲师 , 硕 士 阻 抑 作用 . 为进 一 步 了解 硅酸 聚合 胶 凝 的特 征 , 以及指 导聚 硅酸 金属 盐复 合絮 凝剂 的制 备 , 在此 将 依照 n er 和 王东 升 等 ` l0,l ” 研 究人 员提 出的 iS 一 M O 比 色法 的原 理 , 通 过硅 酸 的各 聚 合组 分 与铝 酸 间 的反应速 率 的不 同 , 对不 同体 系 的聚硅 酸形 态及 其转 化规 律进 行研 究 , 并进 一步 了解 乙酸 化 合物 对 聚硅 酸 的缓 凝 效应 . 1 实 验 材 料 与 方法 L l 试剂 单硅 酸 钠 困氏51 0 3 · 9 H 2 0 ) , 分析 纯 , 配 成 溶液 后 , 静 置数 日 , 吸取 上层清 液使 用 . 硫 酸 和 乙 酸溶 液 , 均 为分析 纯 试 剂并 配制 成 不 同浓度 待 用 . 其 他化 学 品也 为分 析纯 试剂 , 实 验用水 为 蒸馏水 或 二 次蒸 馏 水 . 比 色 液 : 先在 80 m L 蒸馏 水 中缓 慢加 入 40 m L 95 . 5% 浓 硫酸 , 而后 转入 I L 的容 量瓶 中 , 用 蒸 馏 水稀 释 至 刻度 , 得到 试 剂 (A ) . 再 将 10 9 (N凡 ) 。M 岛0 24 · 4 H Z O 溶解 于 一定 量 的蒸 馏水 中 , 加 入 47 m L 28 % 的浓 氨 水 , 而后 转入 I L 容 量瓶 中并 释 到刻度 , 得 到试 剂 (B ) . 最后 在 50 m L 蒸 馏 水中 依次 加入 2 0 0 m L 试 剂 (A ) 和 10 0 m L 试 剂 (B ) , 即得 p H 约 1 . 2 的 比色 液 试剂 (C ) . 1 . 2 仪 器 p H S刁C 数 字 式酸 度计 , 每 次测 定 p H 前 , 酸 度 计均 经 标准 缓冲 溶 液校 正 . 72 型光 栅 分光 光 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 04. 007