摘要：用水玻璃、硫酸铝和硫酸制备了聚硅硫酸铝（PASS）。最佳制备条件：pH值4.5～5.5。制成品Al2O3含量≥1.4%，SiO2含量≥1.5%，pH值2.0～2.5。与聚合氯化铝（PAC）比较，聚硅硫酸铝（PASS）处理淮河原水絮凝效果好，成本低。
关键词：聚硅硫酸铝 絮凝剂 水处理 浊度
聚硅硫酸铝（PASS）于1989年1月由汉迪化学品公司研制成功［1，2］，1991年在加拿大投产，国内90年代开始研制并使用PASS。我们通过试验，用水玻璃、硫酸铝和硫酸成功制备出了PASS。用以处理淮河原水，与聚合氯化铝（PAC）相比，PASS不仅絮凝效果好，而且可大大降低制水成本。
1 实验部分
1.1 仪器和试剂
78-1型磁力加热搅拌器，pH325-B型酸度计，2100N型浊度仪，DBJ-612型定时变速（六联）。中性水玻璃（淮南），硫酸铝（山东），硫酸（AR级）。
1.2 PASS的制备
搅拌条件下，将稀释好的中性水玻璃加到20%的硫酸中，控制pH值在4.5～5.5之间。在硅酸聚合到适宜程度时加入硫酸铝搅拌溶解。然后按1∶1稀释即为制成品。
1.3 混凝试验
用2台DBJ-612型定时变速在2×6个1000 mL烧杯分组同时进行试验。一组用PASS作絮凝剂，另一组用PAC作絮凝剂。分组加入一定量的絮凝剂后，在转速200 r/min下搅拌2 min，随后100 r/min搅拌3min，最后60 r/min搅拌 5 min，静置30 min后取上清液 分析 水质。
2 结果与讨论
2.1 PASS的制备条件
在PASS的制备中，活性硅酸的制备是关键一环。一方面要保证有足够的聚合度，另一方面要防止出现凝胶化（聚合硅酸极不稳定）。溶液的酸度、浓度、温度以及反应时间对其都有 影响 。经反复试验，搅拌条件下，将按比例稀释后的水玻璃投加到20%的硫酸中，较容易控制溶液的pH值，从而控制硅酸的聚合速率，在溶液凝结胶化前有适宜的时间定量加入硫酸铝，制备出PASS。最佳制备条件：pH值4.5～5.5。制成品Al2O3含量≥1.4%，SiO2含量≥1.5%，pH值2.0～2.5。制成品经过熟化（5天）以后使用效果更佳。
2.2 去浊效果比较
用自制的PASS对冬季和夏季不同水温和浊度的淮河原水进行了搅拌实验，并与碱式聚合氯化铝（PAC）进行比较，结果如下：
表1 冬季试验数据 （淮河原水：水温7℃；浊度40NTU；pH=7.2；色度=32）
表2 夏季试验数据（淮河原水：水温26.5℃；浊度146NTU；pH=7.4；色度=30）
表1和表2分别为用PASS和PAC在冬季和夏季对淮河原水所做的搅拌实验数据。冬季，淮河水温低，粘度系数较大，浊度相对较小，水比较难处理。但由于PASS同时具有电中和作用和吸附架桥作用［3］，所以PASS的去浊效果明显优于PAC（见表1）。在夏季淮河水高温高浊的情况下，由于PASS中反应性铝含量高［4］，所以它的去浊效果仍比PAC强（见表2）。对照表1和表2带“*”值，我们会发现，达到相近的去浊效果，夏季两种净水剂中Al2O3量相当，而冬季PASS中的Al2O3不到PAC的一半，说明PASS处理低温淮河水时，更多发挥作用的是PASS的吸附架桥作用。
2.3 效益分析
蚌埠三水厂沉淀水浊度标准为4～6NTU，表1和表2中带“*”值均达标，故用作成本核算引用值。PASS和PAC市场价分别为110元/吨和1000元/吨（自制同比含量PASS每吨约92.7元）。按市场价 计算 ：冬季千吨水净水剂成本PASS为15.4元 ，PAC为35.0元；夏季千吨水制水成本PASS为57.2元 ，PAC为65.0元。蚌埠三水厂现在使用PAC为常规净水剂，日供水约25万吨。若改用PASS，冬季每月可节约成本14.7万元，夏季每月可节约成本5.85万元，效益可观。
关键词：聚硅硫酸铝 絮凝剂 水处理 浊度
聚硅硫酸铝（PASS）于1989年1月由汉迪化学品公司研制成功［1，2］，1991年在加拿大投产，国内90年代开始研制并使用PASS。我们通过试验，用水玻璃、硫酸铝和硫酸成功制备出了PASS。用以处理淮河原水，与聚合氯化铝（PAC）相比，PASS不仅絮凝效果好，而且可大大降低制水成本。
1 实验部分
1.1 仪器和试剂
78-1型磁力加热搅拌器，pH325-B型酸度计，2100N型浊度仪，DBJ-612型定时变速（六联）。中性水玻璃（淮南），硫酸铝（山东），硫酸（AR级）。
1.2 PASS的制备
搅拌条件下，将稀释好的中性水玻璃加到20%的硫酸中，控制pH值在4.5～5.5之间。在硅酸聚合到适宜程度时加入硫酸铝搅拌溶解。然后按1∶1稀释即为制成品。
1.3 混凝试验
用2台DBJ-612型定时变速在2×6个1000 mL烧杯分组同时进行试验。一组用PASS作絮凝剂，另一组用PAC作絮凝剂。分组加入一定量的絮凝剂后，在转速200 r/min下搅拌2 min，随后100 r/min搅拌3min，最后60 r/min搅拌 5 min，静置30 min后取上清液 分析 水质。
2 结果与讨论
2.1 PASS的制备条件
在PASS的制备中，活性硅酸的制备是关键一环。一方面要保证有足够的聚合度，另一方面要防止出现凝胶化（聚合硅酸极不稳定）。溶液的酸度、浓度、温度以及反应时间对其都有 影响 。经反复试验，搅拌条件下，将按比例稀释后的水玻璃投加到20%的硫酸中，较容易控制溶液的pH值，从而控制硅酸的聚合速率，在溶液凝结胶化前有适宜的时间定量加入硫酸铝，制备出PASS。最佳制备条件：pH值4.5～5.5。制成品Al2O3含量≥1.4%，SiO2含量≥1.5%，pH值2.0～2.5。制成品经过熟化（5天）以后使用效果更佳。
2.2 去浊效果比较
用自制的PASS对冬季和夏季不同水温和浊度的淮河原水进行了搅拌实验，并与碱式聚合氯化铝（PAC）进行比较，结果如下：
表1 冬季试验数据 （淮河原水：水温7℃；浊度40NTU；pH=7.2；色度=32）
PASS | PAC | |||||||||||
| 杯号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# |
| 投加量/mL | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 0.75 | 1.0 | 1.25 | 1.5 | 1.75 | 2 |
| Al2O3×100 /(mg.L-1) | 2.75 | 3.3 | 3.86* | 4.41 | 4.96 | 5.51 | 3.51 | 4.68 | 5.85 | 7.02 | 8.19* | 9.36 |
| 上清液浊度/NTU | 9.09 | 6.57 | 4.90* | 3.56 | 2.79 | 2.21 | 18.8 | 14.9 | 10.7 | 7.03 | 4.31* | 3.4 |
| 上清液pH值 | 7.2 | 7.1 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 6.9 | 7.2 | 7.2 | 7.2 | 7.2 | 7.2 | 7.2 |
表2 夏季试验数据（淮河原水：水温26.5℃；浊度146NTU；pH=7.4；色度=30）
PASS | PAC | |||||||||||
| 杯号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 1# | 2# | 3# | 4# | 5# | 6# |
| 投加量/mL | 22 | 24 | 26 | 28 | 30 | 32 | 1.25 | 1.5 | 1.75 | 2.0 | 2.25 | 2.5 |
| Al2O3×100 /(mg.L-1) | 12.1 | 13.2 | 14.3* | 15.4 | 16.5 | 17.6 | 10.8 | 12 | 13.2 | 14.4 | 15.6* | 16.8 |
| 上清液浊度/NTU | 8.55 | 6.65 | 5.01* | 3.72 | 2.91 | 2.6 | 42.3 | 25.1 | 14.9 | 8.52 | 5.43* | 3.22 |
| 上清液pH值 | 6.7 | 6.6 | 6.6 | 6.6 | 6.6 | 6.5 | 7.3 | 7.3 | 7.2 | 7.2 | 7.1 | 7.1 |
表1和表2分别为用PASS和PAC在冬季和夏季对淮河原水所做的搅拌实验数据。冬季，淮河水温低，粘度系数较大，浊度相对较小，水比较难处理。但由于PASS同时具有电中和作用和吸附架桥作用［3］，所以PASS的去浊效果明显优于PAC（见表1）。在夏季淮河水高温高浊的情况下，由于PASS中反应性铝含量高［4］，所以它的去浊效果仍比PAC强（见表2）。对照表1和表2带“*”值，我们会发现，达到相近的去浊效果，夏季两种净水剂中Al2O3量相当，而冬季PASS中的Al2O3不到PAC的一半，说明PASS处理低温淮河水时，更多发挥作用的是PASS的吸附架桥作用。
2.3 效益分析
蚌埠三水厂沉淀水浊度标准为4～6NTU，表1和表2中带“*”值均达标，故用作成本核算引用值。PASS和PAC市场价分别为110元/吨和1000元/吨（自制同比含量PASS每吨约92.7元）。按市场价 计算 ：冬季千吨水净水剂成本PASS为15.4元 ，PAC为35.0元；夏季千吨水制水成本PASS为57.2元 ，PAC为65.0元。蚌埠三水厂现在使用PAC为常规净水剂，日供水约25万吨。若改用PASS，冬季每月可节约成本14.7万元，夏季每月可节约成本5.85万元，效益可观。
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