聚硅酸鋁鐵(PAFSC)的制備方法及應(yīng)用

時(shí)間：2023-03-24 19:11:55來(lái)源：food欄目：食品快速檢測(cè) 閱讀：

聚硅酸鋁鐵(PAFSC)的制備方法及應(yīng)用

[db:作者] / 2022-12-27 00:00

[物化性質(zhì)]氯化鋁、氯化鐵和碳酸鈉在一定的條件下反應(yīng)可生成具有不同聚合度和正電荷的聚合氯化鋁鐵(Polyaluminum ferric chloride， PAFC)無(wú)機(jī)高分子聚合物；鹽酸和硅酸鈉在一定的條件下反應(yīng)可生成具有不同聚集度的聚硅酸。聚硅酸和PAFC或鋁、鐵鹽的溶液在一定條件下反應(yīng)可生成PAFSC無(wú)機(jī)高分子混凝劑。在以上反應(yīng)過(guò)程中，聚硅酸的加入有利于提高產(chǎn)品的分子量，而同時(shí)鐵鋁的存在又阻斷了聚硅酸的凝膠化，產(chǎn)生以上兩方面結(jié)果的原因是與聚硅酸的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的，聚硅酸是由相鄰硅酸分子上的羥基。經(jīng)過(guò)脫水聚合而形，成的具有硅氧鍵的聚合物，硅原子模型是四面體，所以硅酸分子可以向各個(gè)方向進(jìn)行聚合，形成帶支鏈的、環(huán)狀的、網(wǎng)狀的三維立體結(jié)構(gòu)聚合物，最終形成硅酸凝膠當(dāng)被引入到Al3+，F(xiàn)e3+或PAFC溶液中后，由于Al3+，F(xiàn)e3+及鋁鐵水解聚合產(chǎn)物與聚硅酸的鏈狀、環(huán)狀分子端的氫氧根進(jìn)行配合作用和吸附作用，從而阻斷了聚硅酸的凝膠化，提高了PAFSC的分子量。

[制備方法]

(1)鋁鐵鹽混合物的硅酸鈉堿化聚合法

一定濃度的AlCl3溶液在快速攪拌的同時(shí)，用滴定管滴加FeCl3溶液，使之混合均勻，然后在一定的溫度及剪切條件下，向鋁鐵混合液中滴加Na2SiO3堿性溶液，控制共聚物溶液達(dá)到一定堿化度，即得液體聚硅酸鋁鐵。1997年，欒兆坤等用此方法，制備了不同Al/Fe摩爾比及堿化度為1.0～2.0的PAFS，并研究了它們?cè)谑旎酆线^(guò)程中pH值的變化及其穩(wěn)定性。通過(guò)流動(dòng)電流的測(cè)定，驗(yàn)證了其所具有的電動(dòng)特性，同時(shí)應(yīng)用各種復(fù)合型聚硅酸鋁鐵對(duì)高濁含富里酸模擬懸濁液進(jìn)行除濁脫色的對(duì)比研究。

(2)聚硅酸的鋁鐵鹽引入法

選取適量硅酸鈉用硫酸酸化至一定pH值，聚合一定時(shí)間后，加入一定量的鋁鹽，再聚合一定時(shí)間后，再加入一定的鐵鹽，制成不同AI/Fe/Si摩爾比的聚硅酸鋁鐵。

(3)無(wú)機(jī)礦物質(zhì)(礦石粉、黏土、鋁廠赤泥)酸浸液中和法

該方法是基于各種無(wú)機(jī)礦物(鋁土礦，鋁廠赤泥、黏土、煤干石灰渣等)含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等成分，采用一定的工藝(酸化或堿熔)將Si、Fe、Al等以硅酸鹽、鐵鹽、鋁鹽的形式提取出來(lái)，然后在一定的條件下使其反應(yīng)聚合而成。如經(jīng)烘干即得到固體產(chǎn)品。用該方法制備的產(chǎn)品中除含有硅、鋁、鐵等成分外，還含有鈣、鎂等其他成分，所得產(chǎn)品的有效濃度一般低于10%，產(chǎn)品儲(chǔ)存期一般為1個(gè)月左右，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則由于出現(xiàn)膠凝而失去混凝功能。

[應(yīng)用]聚硅酸鋁鐵保留了鋁鐵各自均聚物的優(yōu)點(diǎn)，克服了PAC處理水樣中殘余鋁含量較高和PFC混凝劑穩(wěn)定性較差等缺點(diǎn)。與PAC相比，聚硅酸鋁鐵其有較低的殘余鋁含量，較好的除濁效果和脫色效果以及較好的除油和除COD效果。研究結(jié)果表明，PSFA有著優(yōu)良的混凝性能，其投加量小，適宜的pH值范圍寬，形成礬花迅速且絮體密實(shí)；達(dá)到相同余濁時(shí)，PSAF的用量最小，所需的沉降時(shí)間較PASS少，是一種有發(fā)展前途的無(wú)機(jī)高分子混凝劑。

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