第2l 卷
2002年第6期ll 月环境化学ENVIRONMENTAL CHEMISTRY VOl. 2l ，NO. 6NOvember 2002! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁的研究! ）
王炳建高宝玉2）岳钦艳
（山东大学环境科学与工程学院，济南，250l00）
摘要
以AlCl 3，FeCl 3，Na 2SiO 3和盐酸为原料，采用NaOH 作为碱化聚合剂，合成了具
有不同碱化度（! ）、不同Al /Fe /Si 摩尔比的铝铁硅共聚物（简称PAFSC ），通过pH
滴定法测定分析了铝、铁在其水解共聚合过程中pH 值的变化，然后通过透射电镜和
混凝实验对共聚物的晶形貌像和絮凝作用进行了研究，通过对模拟有色悬浊水样的
絮凝实验，并与现有的其它无机絮凝剂作比较后可以看出：在同样投加量情况下，
PAFSC 处理的水具有更低的剩余浊度和色度. 关键词：铝铁硅聚合物，水解聚合，絮凝.
聚合硅酸铝铁（PAFSC ）作为一种新型无机高分子絮凝剂，实际上是铝、铁、硅水解、溶胶到沉淀过程的中间产物，即Al （! ），Fe （! ），Si （" ）的羟基和氧基聚合物. 它比现在常用的混凝剂如聚合氯化铝（PAC ）、聚合氯化铁（PFC ）等效能更优异，而比有机高分子絮凝剂（OPF ）价格低廉. 它保持了聚合氯化铝具有较好的电中和、吸附、架桥与卷扫作用，形成的絮凝体大，有较好的脱色作用和聚合氯化铁在处理过程中形成的絮凝体密实，沉降速度快的优点. 克服了PAC 处理的水样中絮凝体松散易碎、沉降速度较慢和残余铝含量较高的缺点和PFC 处理的水样中絮凝体较小，卷扫作用差，处理后水的色度较深和稳定性较差的缺点.
本文利用铝盐、铁盐和聚硅酸共聚的工艺制备了PAFSC ，并通过pH 滴定法测定分析了PAFSC 中铝、铁的水解共聚合过程，然后通过透射电镜观察了PAFSC 絮凝剂的凝胶颗粒结构及Al /Fe /Si 摩尔比对其形貌的影响，最后通过烧杯实验考察了铁和硅的含量对聚合硅酸铝铁絮凝剂絮凝效果的影响.
l
l.l 实验部分絮凝剂的制备
・l -l 的Na 2SiO 3溶液酸化至pH 为2.0，制得定量移取一定浓度的HCl 溶液，将lmOl
一定浓度的聚硅酸溶液.
分别配制0.3mOl ・・・・l -l 的AlCl 36H 2O 和0.3mOl l -l 的FeCl 36H 2O 溶液，为避免Al 3+和l ）教育部科学技术研究重点项目（编号：9907l ）. 2）通信联系人.
534环境化学21卷
・l -1的稀盐酸调节溶液的pH 值，并准确记录所Fe 3+的自发水解，配制过程中用0.1mOl
加入的盐酸体积，然后根据不同的N Al 1N Fe 1N Si 值定量移取各个溶液，在剧列搅拌下缓慢
・定量滴加0.3mOl l -1的Na0H 溶液，使之不发生沉淀，制备成不同N Al 1N Fe 1N Si 值和碱化
度（! ）值的铝铁硅共聚物样品，并在滴碱和熟化过程中逐时测定溶液中的pH 值.
1.2絮凝实验
实验采用试剂级高岭土和美国腐植酸，用111的自来水和去离子水调配成高岭土含量为50mg ・・l -1，腐植酸含量为10mg l -1的模拟悬浊水样，该水样的浊度为46.0NTU ，pH 为7.10，吸光度为0.232. 混凝实验是在DC-506型六联搅拌机上进行的，每次悬浊液量为500ml ，于快速搅拌下（200r ・min -1）向水样中加入一定量的混凝剂（混凝剂的投加量对只含铝的而言，以Al 203计，对只含铁的而言，以Fe 203计，对于含有铝铁的絮凝
，快速搅拌3min 后转入慢速搅拌（40r ・剂，以Al 203和Fe 203的摩尔浓度之和计）min -1）
12min ，静置12min 后，取上层清液用液体浊度计测定余浊和色度.
2
2.1结果与讨论PAFSC 的水解聚合及其铝铁硅作用特性
，以PAFSC （101PAFSC 中Al 3+和Fe 3+在水解聚合过程中pH 的变化趋势见图1（a ）
［1］：（1）水解初始阶段，这时滴加的碱部分用来络211）为例，大体上可分为五个阶段
（2）曲线出现第一个平台，这时滴加的碱大部分用来进一合Fe 3+为单核羟基络离子；
步络合Fe （! ）的单核羟基络离子为多核聚合羟基络离子；（3）pH 继续上升阶段，这时（! ）水解聚合趋于饱和而Al （! ）水解还没开始；（4）Al （! ）逐步水解并趋于饱和；Fe
（5）pH 突跃，多核聚合物向凝胶转变，产生沉淀. 其它几条曲线的水解趋势与上述基本一致. 但随着混合液中Fe 含量的增加，曲线逐渐下移. 从总体上看，铝铁体系的聚合趋势要比铝本身的聚合趋势大，这说明铁离子的存在促进了铝离子的进一步聚合，从而增加了PAFSC 产品的聚合度，最终体现在絮凝效果的提高上.
图1铁和硅的存在对水解聚合过程的影响
（a ）：（1）（Al /Fe /Si =101011），（2）（Al /Fe /Si =101211），（3）（Al /Fe /Si =101411），PASC PAFSC PAFSC
（4）（Al /Fe /Si =411011），（5）（Al /Fe /Si =（211011），（6）（Al /Fe /Si =（011011）；PAFSC PAFSC PAFSC
（b ）：（1）（Al /Fe /Si =101410），（2）（Al /Fe /Si =101410.5），PAFC PAFSC
（Al /Fe /Si =101411.0），（4）（Al /Fe /Si =101412.0）（3）PAFSC PAFSC
Fig. 1Effect Of the irOn and pOlysilicate acid cOntent On the hydrOlysis pOlymerizatiOn prOcess
6期王炳建等：无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁的研究535图（为不同（Al +Fe ）1b ）1Si 摩尔比的PAFSC 中，Al 3+和Fe 3+水解聚合过程中pH 的变化，由图中曲线的变化规律可知，硅的加入对铁铝的水解聚合过程影响不大. 随着硅含量的增加，Al 3+和Fe 3+水解聚合过程中的pH 变化愈来愈平缓，已不象在PAFC 中那样曲线出现两个明显的转折点. 这说明在PAFSC 中，由于聚硅酸的存在，聚硅酸已经
［2—4］与铁、铝发生了聚合作用，从而使PAFSC 的稳定性和聚合度增大. 这与在制备过
程中PAFSC 的稳定性比PAFC 和聚硅酸的稳定性高这一现象是一致的.
2.2PAFSC 共聚物的形貌特征
以! =2.0的共聚样品为代表进行观察，不同铁含量的聚合硅酸铝铁的结构形貌见图2（A ）. 从图中可以看出，它们的结构都呈长链枝杈状聚集态. 在Al 1Si 的摩尔比一定（均为1011）的情况下，随着铁含量的增加，PAFSC 结构形貌的枝化形态及大小不同，聚集体长度增加，而且分枝情况也愈来愈复杂，这说明铁的加入可以提高PAFSC 产品的聚合度，增长样品的分子链长度，同时提高对水体中胶体颗粒物的吸附架桥能力，最终体现在混凝效果的提高上
.
图2
Fig. 2利用透射电镜观察PAFSC 絮凝剂的结构形貌（放大1400倍）（a ）（101211），（b ）（101411），（c ）（101611）；B ：（a ）（101410.5），（b ）（101411.0），（c ）（101412.0）；A ：Observation of the stucture and appearance of PAFSC by TEM technology （1400multiple ）
从图2（B ）可以看出，不同（Al +Fe ）（Al 1Si 摩尔比的样品，其枝化形态不同，随着+Fe ）1Si 摩尔比的降低，即随着硅含量的增加，分枝逐渐变粗，有助于PAFSC 形成更大的聚集体，透射电镜观察结果说明聚硅酸的加入可以提高样品的聚合度，增长样品的分
［5］子链长度，最终体现在PAFSC 比PAFC 具有更好的絮凝效果上，这和效果实验的结果是一致的.
2.3铁的含量对PAFSC 絮凝效果的影响
图3（左）为不同Al /Fe /Si 摩尔比、碱化度为2.0的PAFSC 混凝除浊效果，由图可以看出，在低投加量情况下，对PAFSC 而言，当! =2.0时，从整体趋势看，在Al 和Si 的摩尔数一定的情况下，随着Fe 摩尔数的增大，除浊效果愈来愈好，但除浊效率增
536环境化学21卷加的趋势却愈来愈小，如共聚法制备的Al /Fe /Si =101411和Al /Fe /Si =101611的PAFSC 产品的除浊效率就非常接近，且共聚法制备的产品的除浊效果均好于复合法制备的产品.
图3（右）为PAFSC 的混凝脱色效果，由图中曲线可以看出：其脱色效果与除浊效果的规律基本一致，即随着铁含量的增加，PAFSC 产品的脱色效果愈来愈好，且共聚法制备的产品脱色效果均好于复合法制备的产品. 由上述实验讨论可以得出如下结论：Fe 3+的加入对聚硅氯化铝的絮凝性能有一定影响，Fe 的加入有助于提高聚合度，相当于增强了PAFSC 的吸附架桥和卷扫能力. 所以有助于提高絮凝效果. 当Al /Fe 摩尔比在1014左右时，其絮凝效果最好. 制备工艺对PAFSC 的混凝效果具有一定的影响. 一般而言，共聚法制备的产品由于具有较大的聚合度，所以具有较好的絮凝效果
.
图3铁的含量对PAFSC 絮凝效果的影响
（1）（共，Al /Si =1011），（2）（共，Al /Fe /Si =101211），（3）（复，Al /Fe /Si =101211），PASC PAFSC PAFSC
（4）（共，Al /Fe /Si =101411），（5）（复，Al /Fe /Si =101411），PAFSC PAFSC
（6）（共，Al /Fe /Si =101611），（7）（复，Al /Fe /Si =101611）PAFSC PAFSC
Fig. 3Effect of the iron content on the coagulation efficiency of PAFSC
2.4硅的含量对PAFSC 絮凝效果的影响
图4为硅含量对碱化度为2.0的PAFSC 产品絮凝效果的影响，由图4（左）可以看出：随着硅含量的增加，其除浊和脱色效果均愈来愈好，所不同的是脱色效果变好的趋势不如除浊效果那样明显，而且除浊较脱色可在较低的投药剂量下取得良好效果
.
图4硅的含量对PAFSC 絮凝效果的影响
（1）（Al /Fe /Si =101410），（2）（共，Al /Fe /Si =101410.5），（3）（复，Al /Fe /Si =101410.5），PAFC PAFSC PAFSC
（共，Al /Fe /Si =101411.0），（5）（复，Al /Fe /Si =101411.0），（4）PAFSC PAFSC
（6）（共，Al /Fe /Si =101412.0），（7）（复，Al /Fe /Si =101412.0）PAFSC PAFSC
Fig. 4Effect of the polysilicate acid content on the coagulation efficiency of PAFSC
6期王炳建等：无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁的研究537在较高投药量下才能取得良好脱色效果的原因主要是，混凝剂的水解聚合形态要在一定剂量下才能与腐植酸发生明显的络合沉淀反应，或需生成一定量凝胶状的絮凝颗粒
［6］才能与可溶性的腐植酸具有明显的吸附作用. 这说明聚硅酸含量的增加有助于提高混
凝效果. 由图4还可以看出，制备工艺对PAFSC 的絮凝效果也有一定影响，从总体而言，共聚法制备的产品其絮凝效果要好于复合法制备的产品. 这和共聚法制备的产品的聚合度高这一结论是一致的.
3结论
（1）聚硅酸与铝离子、铁离子及铝铁水解产物间存在一定的聚合作用，这种作用影响铝离子、铁离子的水解聚合过程，能够提高铝铁的聚合度.
（2）与传统絮凝剂PAC 相比，PAFSC 中由于聚硅酸与铁的加入，使得聚硅酸与铁、铝离子及其水解产物间发生了相互作用，生成了聚合度更大的PAFSC 水解络合产物. 聚硅酸的存在虽然能够降低PAFSC 的电中和能力，但同时提高了其吸附架桥能力和沉淀物卷扫能力，且后一种作用占优势，所以当PAFSC 产品投入到水中后可同时发挥电中和作用和强烈的吸附架桥作用，从而表现出更好的除浊、脱色效能.
（3）Ai /Fe /Si 摩尔比和制备工艺对PAFSC 的结构形貌和混凝效果均有一定影响，随着铁含量的增加，PAFSC 产品的聚集体长度增加，且枝化状愈来愈复杂. 随着硅含量的增加，分枝逐渐变粗，即有助于PAFSC 形成更大的聚集体. 这说明铁和硅的加入提高了PAFSC 产品的聚合度，增长了样品的分子链长度. 提高了对水体中胶体颗粒物的吸附架桥能力，从而反应在混凝效果的提高上. 此外在效果实验中还发现，共聚法制备的产品的絮凝效果要好于复合法，这是由于共聚法制备的产品的聚合度高导致的.
参
159
［2］高宝玉，王占生，汤鸿霄，聚硅氯化铝（PASC ）混凝剂的颗粒大小及分子量分布. 中国环境科学，1999，19
（4）1297—300
［3］Hasse D ，Spriatos N ，Poiymeric Basic Aiuminum Siiicate-Suifate. EP Patent ，1990
［4］Hasegawa T ，Hashimeto K ，Onitsuka T ，Characteristic of Metai-Poiysiiicate Coaguiants. Water Sci. Tech. ，1991，23
（7）11713—1722
［5］栾兆坤，宋永会，聚硅酸金属盐絮凝剂的制备和絮凝性能. 环境化学，1997，16（6）1534—540［6］高宝玉，岳钦艳，王占生等，聚硅氯化铝（PASC ）混凝剂的混凝性能. 环境科学，2000，21（2）146—49考文献［1］赵春禄，刘振儒，马刚平，铝、铁共聚作用的化学特征和晶貌研究. 环境科学学报，1997，17（2）1154—
2002年4月23日收到.
538环境化学21卷
APPLICATION STUDY OF THE COAGULANT POLY
ALUMINUM FERRIC SILICATE CHLORIDE
（PAFSC ）IN WATER TREATMENT
WANG Bing-jian GAO Bao-yu YUE Oin-yan
（School of Enviromental Science and Engineering ，Shandong University ，Jinan ，250100）
ABSTRACT
A series of poly-aluminum-ferric-silicate-chloride （PAFSC ）which have different basicities and Al /Fe /Si molar ratio has been prepared by means of two kinds of preparation methods. The hy-drolysis-polymerization process of alumimum and iron in PAFSC solution was investigated by means of pH titration method ，and the crystal structure and flocculation efficiency of PAFSC with different Al /Fe /Si molar ratio and different basicities were studied by electron microscope （TEM ）method and jar test method respectivly. Compared with other inorganic polymeric flocculant ，the water treated with PAFSC is characterized by having lower residual turbidity and color with the same dose.
，hydrolysis and polymerization Keywords ：poly-aluminum-ferric-silicate-chloride （PAFSC ）
process ，flocculation.
无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁的研究
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
被引用次数：王炳建， 高宝玉， 岳钦艳山东大学环境科学与工程学院,济南,250100环境化学ENVIRONMENTAL CHEMISTRY2002,21(6)32次
1. HasegawaT;Hashimeto K;nitsuka T Characteristic of Metal-Polysilicate Coagulants1991(07)
2. Hasse D;Spriatos N Polymeric Basic Aluminum Silicate-Sulfate 1990
3. 高宝玉;王占生;汤鸿霄 聚硅氯化铝(PASC)混凝剂的颗粒大小及分子量分布[期刊论文]-中国环境科学 1999(04)
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5. 栾兆坤;宋永会 聚硅酸金属盐絮凝剂的制备和絮凝性能 1997(06)
6. 赵春禄;刘振儒;马刚平 铝、铁共聚作用的化学特征和晶貌研究 1997(02)
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4. 顾玲. 马宇锋 无机高分子絮凝剂PSAFC的制备及其性能的研究[期刊论文]-化学与黏合 2009(3)
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hjhx200206003.aspx
第2l 卷
2002年第6期ll 月环境化学ENVIRONMENTAL CHEMISTRY VOl. 2l ，NO. 6NOvember 2002! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁的研究! ）
王炳建高宝玉2）岳钦艳
（山东大学环境科学与工程学院，济南，250l00）
摘要
以AlCl 3，FeCl 3，Na 2SiO 3和盐酸为原料，采用NaOH 作为碱化聚合剂，合成了具
有不同碱化度（! ）、不同Al /Fe /Si 摩尔比的铝铁硅共聚物（简称PAFSC ），通过pH
滴定法测定分析了铝、铁在其水解共聚合过程中pH 值的变化，然后通过透射电镜和
混凝实验对共聚物的晶形貌像和絮凝作用进行了研究，通过对模拟有色悬浊水样的
絮凝实验，并与现有的其它无机絮凝剂作比较后可以看出：在同样投加量情况下，
PAFSC 处理的水具有更低的剩余浊度和色度. 关键词：铝铁硅聚合物，水解聚合，絮凝.
聚合硅酸铝铁（PAFSC ）作为一种新型无机高分子絮凝剂，实际上是铝、铁、硅水解、溶胶到沉淀过程的中间产物，即Al （! ），Fe （! ），Si （" ）的羟基和氧基聚合物. 它比现在常用的混凝剂如聚合氯化铝（PAC ）、聚合氯化铁（PFC ）等效能更优异，而比有机高分子絮凝剂（OPF ）价格低廉. 它保持了聚合氯化铝具有较好的电中和、吸附、架桥与卷扫作用，形成的絮凝体大，有较好的脱色作用和聚合氯化铁在处理过程中形成的絮凝体密实，沉降速度快的优点. 克服了PAC 处理的水样中絮凝体松散易碎、沉降速度较慢和残余铝含量较高的缺点和PFC 处理的水样中絮凝体较小，卷扫作用差，处理后水的色度较深和稳定性较差的缺点.
本文利用铝盐、铁盐和聚硅酸共聚的工艺制备了PAFSC ，并通过pH 滴定法测定分析了PAFSC 中铝、铁的水解共聚合过程，然后通过透射电镜观察了PAFSC 絮凝剂的凝胶颗粒结构及Al /Fe /Si 摩尔比对其形貌的影响，最后通过烧杯实验考察了铁和硅的含量对聚合硅酸铝铁絮凝剂絮凝效果的影响.
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l.l 实验部分絮凝剂的制备
・l -l 的Na 2SiO 3溶液酸化至pH 为2.0，制得定量移取一定浓度的HCl 溶液，将lmOl
一定浓度的聚硅酸溶液.
分别配制0.3mOl ・・・・l -l 的AlCl 36H 2O 和0.3mOl l -l 的FeCl 36H 2O 溶液，为避免Al 3+和l ）教育部科学技术研究重点项目（编号：9907l ）. 2）通信联系人.
534环境化学21卷
・l -1的稀盐酸调节溶液的pH 值，并准确记录所Fe 3+的自发水解，配制过程中用0.1mOl
加入的盐酸体积，然后根据不同的N Al 1N Fe 1N Si 值定量移取各个溶液，在剧列搅拌下缓慢
・定量滴加0.3mOl l -1的Na0H 溶液，使之不发生沉淀，制备成不同N Al 1N Fe 1N Si 值和碱化
度（! ）值的铝铁硅共聚物样品，并在滴碱和熟化过程中逐时测定溶液中的pH 值.
1.2絮凝实验
实验采用试剂级高岭土和美国腐植酸，用111的自来水和去离子水调配成高岭土含量为50mg ・・l -1，腐植酸含量为10mg l -1的模拟悬浊水样，该水样的浊度为46.0NTU ，pH 为7.10，吸光度为0.232. 混凝实验是在DC-506型六联搅拌机上进行的，每次悬浊液量为500ml ，于快速搅拌下（200r ・min -1）向水样中加入一定量的混凝剂（混凝剂的投加量对只含铝的而言，以Al 203计，对只含铁的而言，以Fe 203计，对于含有铝铁的絮凝
，快速搅拌3min 后转入慢速搅拌（40r ・剂，以Al 203和Fe 203的摩尔浓度之和计）min -1）
12min ，静置12min 后，取上层清液用液体浊度计测定余浊和色度.
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2.1结果与讨论PAFSC 的水解聚合及其铝铁硅作用特性
，以PAFSC （101PAFSC 中Al 3+和Fe 3+在水解聚合过程中pH 的变化趋势见图1（a ）
［1］：（1）水解初始阶段，这时滴加的碱部分用来络211）为例，大体上可分为五个阶段
（2）曲线出现第一个平台，这时滴加的碱大部分用来进一合Fe 3+为单核羟基络离子；
步络合Fe （! ）的单核羟基络离子为多核聚合羟基络离子；（3）pH 继续上升阶段，这时（! ）水解聚合趋于饱和而Al （! ）水解还没开始；（4）Al （! ）逐步水解并趋于饱和；Fe
（5）pH 突跃，多核聚合物向凝胶转变，产生沉淀. 其它几条曲线的水解趋势与上述基本一致. 但随着混合液中Fe 含量的增加，曲线逐渐下移. 从总体上看，铝铁体系的聚合趋势要比铝本身的聚合趋势大，这说明铁离子的存在促进了铝离子的进一步聚合，从而增加了PAFSC 产品的聚合度，最终体现在絮凝效果的提高上.
图1铁和硅的存在对水解聚合过程的影响
（a ）：（1）（Al /Fe /Si =101011），（2）（Al /Fe /Si =101211），（3）（Al /Fe /Si =101411），PASC PAFSC PAFSC
（4）（Al /Fe /Si =411011），（5）（Al /Fe /Si =（211011），（6）（Al /Fe /Si =（011011）；PAFSC PAFSC PAFSC
（b ）：（1）（Al /Fe /Si =101410），（2）（Al /Fe /Si =101410.5），PAFC PAFSC
（Al /Fe /Si =101411.0），（4）（Al /Fe /Si =101412.0）（3）PAFSC PAFSC
Fig. 1Effect Of the irOn and pOlysilicate acid cOntent On the hydrOlysis pOlymerizatiOn prOcess
6期王炳建等：无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁的研究535图（为不同（Al +Fe ）1b ）1Si 摩尔比的PAFSC 中，Al 3+和Fe 3+水解聚合过程中pH 的变化，由图中曲线的变化规律可知，硅的加入对铁铝的水解聚合过程影响不大. 随着硅含量的增加，Al 3+和Fe 3+水解聚合过程中的pH 变化愈来愈平缓，已不象在PAFC 中那样曲线出现两个明显的转折点. 这说明在PAFSC 中，由于聚硅酸的存在，聚硅酸已经
［2—4］与铁、铝发生了聚合作用，从而使PAFSC 的稳定性和聚合度增大. 这与在制备过
程中PAFSC 的稳定性比PAFC 和聚硅酸的稳定性高这一现象是一致的.
2.2PAFSC 共聚物的形貌特征
以! =2.0的共聚样品为代表进行观察，不同铁含量的聚合硅酸铝铁的结构形貌见图2（A ）. 从图中可以看出，它们的结构都呈长链枝杈状聚集态. 在Al 1Si 的摩尔比一定（均为1011）的情况下，随着铁含量的增加，PAFSC 结构形貌的枝化形态及大小不同，聚集体长度增加，而且分枝情况也愈来愈复杂，这说明铁的加入可以提高PAFSC 产品的聚合度，增长样品的分子链长度，同时提高对水体中胶体颗粒物的吸附架桥能力，最终体现在混凝效果的提高上
.
图2
Fig. 2利用透射电镜观察PAFSC 絮凝剂的结构形貌（放大1400倍）（a ）（101211），（b ）（101411），（c ）（101611）；B ：（a ）（101410.5），（b ）（101411.0），（c ）（101412.0）；A ：Observation of the stucture and appearance of PAFSC by TEM technology （1400multiple ）
从图2（B ）可以看出，不同（Al +Fe ）（Al 1Si 摩尔比的样品，其枝化形态不同，随着+Fe ）1Si 摩尔比的降低，即随着硅含量的增加，分枝逐渐变粗，有助于PAFSC 形成更大的聚集体，透射电镜观察结果说明聚硅酸的加入可以提高样品的聚合度，增长样品的分
［5］子链长度，最终体现在PAFSC 比PAFC 具有更好的絮凝效果上，这和效果实验的结果是一致的.
2.3铁的含量对PAFSC 絮凝效果的影响
图3（左）为不同Al /Fe /Si 摩尔比、碱化度为2.0的PAFSC 混凝除浊效果，由图可以看出，在低投加量情况下，对PAFSC 而言，当! =2.0时，从整体趋势看，在Al 和Si 的摩尔数一定的情况下，随着Fe 摩尔数的增大，除浊效果愈来愈好，但除浊效率增
536环境化学21卷加的趋势却愈来愈小，如共聚法制备的Al /Fe /Si =101411和Al /Fe /Si =101611的PAFSC 产品的除浊效率就非常接近，且共聚法制备的产品的除浊效果均好于复合法制备的产品.
图3（右）为PAFSC 的混凝脱色效果，由图中曲线可以看出：其脱色效果与除浊效果的规律基本一致，即随着铁含量的增加，PAFSC 产品的脱色效果愈来愈好，且共聚法制备的产品脱色效果均好于复合法制备的产品. 由上述实验讨论可以得出如下结论：Fe 3+的加入对聚硅氯化铝的絮凝性能有一定影响，Fe 的加入有助于提高聚合度，相当于增强了PAFSC 的吸附架桥和卷扫能力. 所以有助于提高絮凝效果. 当Al /Fe 摩尔比在1014左右时，其絮凝效果最好. 制备工艺对PAFSC 的混凝效果具有一定的影响. 一般而言，共聚法制备的产品由于具有较大的聚合度，所以具有较好的絮凝效果
.
图3铁的含量对PAFSC 絮凝效果的影响
（1）（共，Al /Si =1011），（2）（共，Al /Fe /Si =101211），（3）（复，Al /Fe /Si =101211），PASC PAFSC PAFSC
（4）（共，Al /Fe /Si =101411），（5）（复，Al /Fe /Si =101411），PAFSC PAFSC
（6）（共，Al /Fe /Si =101611），（7）（复，Al /Fe /Si =101611）PAFSC PAFSC
Fig. 3Effect of the iron content on the coagulation efficiency of PAFSC
2.4硅的含量对PAFSC 絮凝效果的影响
图4为硅含量对碱化度为2.0的PAFSC 产品絮凝效果的影响，由图4（左）可以看出：随着硅含量的增加，其除浊和脱色效果均愈来愈好，所不同的是脱色效果变好的趋势不如除浊效果那样明显，而且除浊较脱色可在较低的投药剂量下取得良好效果
.
图4硅的含量对PAFSC 絮凝效果的影响
（1）（Al /Fe /Si =101410），（2）（共，Al /Fe /Si =101410.5），（3）（复，Al /Fe /Si =101410.5），PAFC PAFSC PAFSC
（共，Al /Fe /Si =101411.0），（5）（复，Al /Fe /Si =101411.0），（4）PAFSC PAFSC
（6）（共，Al /Fe /Si =101412.0），（7）（复，Al /Fe /Si =101412.0）PAFSC PAFSC
Fig. 4Effect of the polysilicate acid content on the coagulation efficiency of PAFSC
6期王炳建等：无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁的研究537在较高投药量下才能取得良好脱色效果的原因主要是，混凝剂的水解聚合形态要在一定剂量下才能与腐植酸发生明显的络合沉淀反应，或需生成一定量凝胶状的絮凝颗粒
［6］才能与可溶性的腐植酸具有明显的吸附作用. 这说明聚硅酸含量的增加有助于提高混
凝效果. 由图4还可以看出，制备工艺对PAFSC 的絮凝效果也有一定影响，从总体而言，共聚法制备的产品其絮凝效果要好于复合法制备的产品. 这和共聚法制备的产品的聚合度高这一结论是一致的.
3结论
（1）聚硅酸与铝离子、铁离子及铝铁水解产物间存在一定的聚合作用，这种作用影响铝离子、铁离子的水解聚合过程，能够提高铝铁的聚合度.
（2）与传统絮凝剂PAC 相比，PAFSC 中由于聚硅酸与铁的加入，使得聚硅酸与铁、铝离子及其水解产物间发生了相互作用，生成了聚合度更大的PAFSC 水解络合产物. 聚硅酸的存在虽然能够降低PAFSC 的电中和能力，但同时提高了其吸附架桥能力和沉淀物卷扫能力，且后一种作用占优势，所以当PAFSC 产品投入到水中后可同时发挥电中和作用和强烈的吸附架桥作用，从而表现出更好的除浊、脱色效能.
（3）Ai /Fe /Si 摩尔比和制备工艺对PAFSC 的结构形貌和混凝效果均有一定影响，随着铁含量的增加，PAFSC 产品的聚集体长度增加，且枝化状愈来愈复杂. 随着硅含量的增加，分枝逐渐变粗，即有助于PAFSC 形成更大的聚集体. 这说明铁和硅的加入提高了PAFSC 产品的聚合度，增长了样品的分子链长度. 提高了对水体中胶体颗粒物的吸附架桥能力，从而反应在混凝效果的提高上. 此外在效果实验中还发现，共聚法制备的产品的絮凝效果要好于复合法，这是由于共聚法制备的产品的聚合度高导致的.
参
159
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2002年4月23日收到.
538环境化学21卷
APPLICATION STUDY OF THE COAGULANT POLY
ALUMINUM FERRIC SILICATE CHLORIDE
（PAFSC ）IN WATER TREATMENT
WANG Bing-jian GAO Bao-yu YUE Oin-yan
（School of Enviromental Science and Engineering ，Shandong University ，Jinan ，250100）
ABSTRACT
A series of poly-aluminum-ferric-silicate-chloride （PAFSC ）which have different basicities and Al /Fe /Si molar ratio has been prepared by means of two kinds of preparation methods. The hy-drolysis-polymerization process of alumimum and iron in PAFSC solution was investigated by means of pH titration method ，and the crystal structure and flocculation efficiency of PAFSC with different Al /Fe /Si molar ratio and different basicities were studied by electron microscope （TEM ）method and jar test method respectivly. Compared with other inorganic polymeric flocculant ，the water treated with PAFSC is characterized by having lower residual turbidity and color with the same dose.
，hydrolysis and polymerization Keywords ：poly-aluminum-ferric-silicate-chloride （PAFSC ）
process ，flocculation.
无机高分子絮凝剂聚合硅酸铝铁的研究
作者：
作者单位：
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
被引用次数：王炳建， 高宝玉， 岳钦艳山东大学环境科学与工程学院,济南,250100环境化学ENVIRONMENTAL CHEMISTRY2002,21(6)32次
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hjhx200206003.aspx