文章摘要：
混凝处理是给水排水处理中最常采用的一种水处理方法，而混凝处理的关键是混凝剂的选择。混凝剂的研制及其混凝特性研究，对于新型混凝剂的研究开发和水处理技术的发展，具有重要的实际意义。聚合氯化铝(PAC)[1~3]和聚合硫酸铁(PFS)[4,5]等无机高分子混凝剂的研制和应用，大大促进了混凝剂的研究和混凝技术的发展。但铝盐混凝剂残留铝的环境效应[6]、铁盐混凝剂的腐蚀性以及它们在处理低温低浊水时所遇到的困难，向人们提出了新的问题。20世纪90年代之后聚硅酸盐类混凝剂的研制成功[7,9]，克服了以往单纯铝、铁盐类混凝剂的缺点，使无机高分子混凝剂的研......
缓慢水解氧化过程也主要在慢搅时发生，故SiO2含量越高，处理后的浊度和色度越低。因此，混凝曲线初期的斜率可以直观的反映沉降速度，间接反映絮凝体的大小，而由曲线后期的相对高度则可以区分混凝剂的最终混凝效果。
2.2 温度和熟化时间对PFSS性能的影响
不同水温下，PFSS的质量浓度为0.60 mg/L，n(SiO2)/n(Fe)比为0.5/1.0时，对高岭土原水进行混凝处理的结果表明，当水温为20、26、32和40℃时，其浊度分别为7.8、7.2、6.1、4.2NTU。可见除浊性能随着水温的升高而提高。除了剩余浊度降低之外，温度的升高也明显使絮凝体增大、沉降速度加快。因为升温不仅促使了PFSS中亚铁水解氧化，同时也促进了活性硅酸的聚合度进一步增大，从而强化了PFSS的混凝性能。当用聚硅酸盐类混凝剂处理炼油厂和油田的含油污水时，原水温度对混凝性能的影响更为显着，而用PFS和PAC为混凝剂时，温度的影响相对较小。
此外，对相同配比的PFSS而言，其混凝效果随贮存熟化时间的变化结果与聚硅酸硫酸铝[12]基本一致，均呈先增强后减弱的趋势。这是由于初期PFSS中活性聚硅酸的聚合度低，分子链较短，吸附聚集卷扫能力较弱，随着熟化时间的延长，聚合度逐渐增大，卷扫聚集的能力提高，絮凝效果增强。但当聚硅酸的聚合度进一步增大时，聚硅酸分子逐渐由链状形成环状结构，最终形成网状结构，成为凝胶[13]，其卷扫聚集作用受到限制，水处理性能降低。
2.3 pH对PFSS混凝性能的影响
药剂投量为0.75mg/L时，原水pH对混凝效果的影响见图3。可见，当水呈弱酸性时（如pH5~7），PFSS的混凝效果较差。随pH升高，剩余浊度逐渐降低。且相同pH值下，PFSS中n(SiO2)/n(Fe)比越大，混凝效果越好。pH低时Fe2+难于水解，氧化过程也较缓慢。此时，对悬浮物的电中和能力弱，从而影响悬浮物和胶体的脱稳和凝聚，活性聚硅酸的吸附、架桥和卷扫能力难以较好的发挥，导致混凝效果较差。随pH升高，亚铁水解速度加快，而且水解的进行也促进了亚铁的氧化，对悬浮物电中和脱稳能力增强。这不仅促进了凝聚，也促使活性聚硅酸的架桥卷扫能力的发挥，从而产生良好的絮凝现象。PFSS中n(SiO2)/n(Fe)比越高，聚硅酸分子长链的卷扫和聚集作用越强，形成的矾花越大, 处理后浊度越低, 对pH的适用范围也相对拓宽。但因PFSS中亚铁的水解pH值较高[14]，使得PFSS只有在中性至碱性的环境中才能发挥良好的混凝效果。
2.3 PFSS应用前景分析
根据上述实验结果可知，当PFSS中n(SiO2)/n(Fe)比³1/1，并在弱碱性或碱性条件下使用时，PFSS有良好的混凝除浊效果。与现有的铁盐混凝剂如硫酸亚铁和PFS相比，各混凝剂在制备、成本和使用难易等方面，各有优缺点。对于硫酸亚铁而言，虽然其作为一种太白粉副产品量大价廉，但是在一般的给排水处理中，因效果很差，已经很少单独使用，只有在特殊的废水处理中如某些活性染料的染色废水处理中，在高碱性条件下用作混凝、还原脱色剂。至于PFS，有关其研制、性能研究和应用等方面的文献报道很多，其生产制备工艺一般用硫酸亚铁为原料，在一定的温度和压力下，以亚硝酸盐和氧气分别为催化、氧化剂的方法，生产工艺稍复杂些；或采用直接氧化法的简单工艺进行生产，但其成本相对较高。在一般的水处理中，PFS有良好的使用性能，但是其对设备的腐蚀性较大，且容易使处理后的水的色度升高，这影响了该混凝剂在大范围内的推广应用。PFSS作为聚硅酸盐类混凝剂中的一种，不仅可以在常温常压条件下很容易进行生产制备，价格低廉，且还因有活性聚硅酸的卷扫、架桥和吸附等作用，使该混凝剂具有混凝反应速度快、絮凝体大和沉降快的特点。这使其有良好的应用前景。但是，因在PFSS中存在亚铁离子，其水解pH值较高，需要在弱碱性或碱性的条件下，才能更好的发挥混凝沉降性能。
参考文献
[1] LI Rui-sheng(李润生). New Water Treatment Agent Polyaluminium Chloride(水处理新药剂碱式氯化铝)[M]. Beijing(北京): China Architecture ＆ Building Press(中国建筑工业出版社), 1981.
[2] Benschoten J E V, Edzwald J K. Wat. Res.[J], 1990, 24(12): 1519.
[3] TANG Hong-xiao(汤鸿霄). Acta Scientiae Circumstantiae(环境科学学报)[J], 1998, 18(1): 1.
[4] Mikami Y, Takei I. JP: 49-53195[P], 1974.
[5] Wen P C. Colloids Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects[J]. 2001, 182: 57.
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