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无机-有机复合絮凝剂兼具无机絮凝剂和有机絮凝剂的优点,可简化投药操作流程,在提高处理效率的基础上降低设备投资和废水处理成本。而无机组分和有机组分以共价键结合的无机-有机复合絮凝剂会使这些优点更加突出。本研究引入两种硅烷偶联剂——二乙氧基二甲基硅烷(DEDMS)和γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(APDES)制备了有机硅铝复合絮凝剂,并以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源的产品做对照。
在总铝浓度(Alr)为0.2 mol/L的条件下,有机硅铝絮凝剂若要保持稳定,其碱化度(B)和Si/Al摩尔比上限可分别达到2.0和0.5,高于常规硅铝复合絮凝剂。红外光谱的研究表明,以DEDMS和APDES为硅源的有机硅铝复合絮凝剂中的无机组分和有机组分是通过共价键Al-O-Si结合的。这两种絮凝剂可以被认为是共价键型无机-有机复合絮凝剂。
对絮凝剂物化特征的研究发现,以APDES为硅源的产品的pH值相对较高,且zeta电位较高,其聚集体呈网状结构;以TEOS为硅源的产品的pH值相对较低,zeta电位也较低,其聚集体呈大而密实的结构;以DEDMS为硅源的产品,其各项物化指标居中。
采用Al-Ferron逐时络合比色法和27Al-NMR测定法研究了絮凝剂的铝形态分布。结果表明硅源、B值、Si/Al摩尔比、陈化作用和稀释作用均能影响有机硅铝复合絮凝剂的铝形态分布。以APDES为硅源的产品中,中聚体(Alb)为优势形态。与其他有机硅铝絮凝剂相比,该絮凝剂的的Al13含量最高。
三种有机硅铝复合絮凝剂的除浊脱色能力各不相同。在弱碱性条件下,以TEOS为硅源的产品的除浊脱色效果略优于其他两种。而在弱酸性条件下,以APDES为硅源的产品的最佳投药范围更宽,且表现出更好的脱色能力。对腐殖酸的去除实验表明,在弱酸性条件下,以APDES为硅源的产品对浊度和UV254的去除效果最好,最佳投药范围最宽,并优于传统铝系絮凝剂和硅铝复合絮凝剂。