除矽的工藝介紹：

       混凝脫矽

       混凝脫矽是利用（yòng）某些金屬的氧化物或（huò）氫氧化物對（duì）矽的吸附或凝（níng）聚（jù）來達到脫矽目的的一種物（wù）理化學（xué）方法。這是一種非深度脫矽方（fāng）法，一般的混凝+過濾可去除60%的膠體矽，混凝+澄清過濾（lǜ）可去除90%的膠體矽。

       1 鎂劑脫矽

       在實際的（de）水處理過程中，常將鎂劑和石灰一起使用以保證脫矽效果。 鎂劑脫矽的效果決定於：

       ①pH值：鎂劑（jì）脫矽的*佳pH值為（wéi）10.1～10.3。為保證pH值，有必（bì）要在處理（lǐ）係統中加入石（shí）灰。石灰（huī）不僅有調節pH的（de）功能，而且還可以除去部分（fèn）二氧化矽、暫時硬度和二氧化碳等。

       ② 混凝劑的用量：采用鎂（měi）劑脫矽時（shí），通常都加混凝劑。適當的混凝（níng）劑可（kě）以改善氧（yǎng）化鎂沉渣的性質，提高除矽效果。一般所用的混（hún）凝劑為鐵鹽，其添加量（liàng）為（wéi）0.2～0.35 mmol/L。

       ③ 水溫：提高水溫可以加速除矽過程，並使除矽效果提高。40 ℃時出水中殘留矽可達1 mg/L以下。

       ④ 水在（zài）澄（chéng）清器中的停留時（shí）間：水溫為30 ℃時，實際停（tíng）留時間（jiān）應＞1 h，40 ℃時約為1 h，120 ℃時為20～30 min。

       ⑤ 原水（shuǐ）水質：原水的硬度大（dà）時對鎂劑脫矽的效果有利。原水中矽化合物含量對鎂劑比耗(mgMgO/mgSiO2-3)有影響。鎂劑比耗隨原水矽（guī）化合物含量的增加（jiā）而減少，隨水中膠體矽所占比例的增加而增加，一（yī）般在5～20範圍內。

       2 鋁鹽脫矽

       決定（dìng）鋁鹽脫除溶解矽效果的主要條件有：

       ① 溫度：鋁鹽除矽（guī）的*適宜溫度為20 ℃。

       ② 接觸時間：在鋁鹽與含矽水接觸30 min後，大多數（shù）的矽可被吸附脫（tuō）除。

       ③pH值：*適宜的pH值範圍為8～9。

       ④ 鋁鹽的結晶狀態和物理性質（zhì）：鋁（lǚ）鹽沉澱物如果在溶液之外生成，尤其是經（jīng）過幹燥後，其脫矽效果（guǒ）將大為減弱，而鋁鹽的結晶狀態（tài）對二氧化矽脫除效果的（de）影響為：AlO(OH)＞Al2O3·3H2O＞Al(OH)3。 鋁鹽（yán）脫除膠體矽的*佳pH範圍為（wéi）4.1～4.7，大約40 mol膠體矽僅需1 mol鋁鹽即可。

       3 鐵鹽脫矽

       氫氧化（huà）鐵能夠吸附溶解矽，一般認為（wéi）其（qí）*有效的pH值為9，且無定形（xíng）氫氧化鐵比其晶形的吸附效果更佳。去除1 mg二氧化矽需要硫（liú）酸鐵10～20 mg。在常溫時，以（yǐ）鐵鹽作絮凝（níng）劑對含矽水進行處理後，可使水中殘餘溶解矽含量降至3～5 mg/L。據報（bào）道，在水中加入適量的三氯化鐵、鋁酸（suān）鈉和氧（yǎng）化鈣（gài）處理含矽20 mg/L的水（shuǐ），矽的去除率也可達70%～80%。

       4 石灰脫矽 采用熟石灰處理原水，於40 ℃下在除（chú）去（qù）暫時硬度和二氧化碳的同（tóng）時，還可以除去部分二氧化矽，水（shuǐ）中殘留矽含量可降到30%～35%。

       在110～115 ℃的溫度下采用消石灰對福建（jiàn）煉油廠鍋爐給水進行（háng）除矽預處理，由於（yú）生成CaSiO3沉澱的緣故，矽去除率可達80%。

       近（jìn）年來，水的混凝處理技術在兩個方麵有了較大進展。一方麵是注重混凝劑的複配使用，通（tōng）過藥劑的協同（tóng）效應以求得*佳的混凝沉澱效果。另一方麵是一（yī）些無（wú）機高分子混凝劑，如（rú）聚（jù）鐵、聚鋁三號等開發成功並已投入工業應用。這些無機高分子混凝劑具有適用範（fàn）圍廣和價格低的特（tè）點，與傳統的鋁鹽和鐵鹽相比，它們免除了（le）水解和聚合反應，不（bú）僅可以加快混（hún）凝過程，而且（qiě）還減輕了（le）許多影響混凝效果因素的幹擾，脫除矽的效果比較穩定。

       反滲透脫矽

       反滲透是自然現（xiàn）象滲透的（de）逆過程。反滲透可以（yǐ）脫（tuō）除（chú）膠體矽和溶解（jiě）矽，適於（yú）淨化鍋爐補給水，回收部分冷卻塔排汙水，以及製取超純水。另據資料，反滲透法的總除鹽效率（lǜ）可達93%，SiO2可（kě）脫除80%。日本專利報道，對矽含量為5～20 mg/L的混合水，以滲透膜（mó）處理後（hòu），其出（chū）水矽含量可降至（zhì）1 mg/L以下。

       80年代以來，反滲透已成為（wéi）鍋爐補給水的一種重要處理方法，常用於離子交換係統之前對給水進行（háng）預脫鹽，以減輕離子交換係統的（de）負擔。

       超濾脫除膠體矽

       超濾與反（fǎn）滲透法一樣是以壓力差為推動力，將欲處理水在一定壓力作（zuò）用下經過一個可讓水和低分子量溶質透過而高分（fèn）子物質、膠體物質不能透過的高分子膜，從而達到分離的目的。超濾處理所用的膜材料及裝置與反滲透法相似，其分離機理主要是篩分效應。在采用超濾脫除膠體矽時，膜孔徑不宜超過100 nm，否則不能（néng）截留所有的膠體矽。有（yǒu）關試（shì）驗表明其工作壓力不宜超過7×104～7×105 Pa。

       超濾法沒有脫（tuō）鹽能力，對溶解矽幾乎無脫除效果。

       氣浮脫除膠體矽

       Cassell等采（cǎi）用微泡浮選的方法進行了水處理（lǐ）研究，發現這一方法對水中的所有膠態物質均有去除效果。浮選前先用1.0×10-3 mol/L的Al(NO3)3調漿10 min。捕收劑為月桂酸(濃度為25 mg/L)，起泡劑為（wéi）乙（yǐ）醇(用量為（wéi）2.5 mL/L)。除（chú）矽效果與pH值緊密相關，在pH為8～11的範圍內，經浮選5 min後，膠體矽的脫除率可達90%以上。另外，鋁鹽的（de）添加（jiā）也是必（bì）不可少的，單獨的膠體矽無法（fǎ）浮選。Cassell認（rèn）為微泡浮選成功的關鍵在於必須滿足以下三個條（tiáo）件：

       ①添加少量的電（diàn）解質（zhì）和調整pH值使膠（jiāo）體顆粒得以聚團；

       ②添加（jiā）合適（shì）的捕收（shōu）劑和起泡劑（jì）以形成合乎要求的泡沫層；

       ③氣泡直徑必須在 40～60 μm以下。

       電凝聚脫（tuō）矽

       電（diàn）凝聚是利用電化（huà）學方法通過電極反（fǎn）應產生（shēng）金屬水合物凝聚劑，一定條件下可析出氣泡，通（tōng）過凝聚劑的吸附以實現聚沉，也可通過氣泡的浮選來達到淨（jìng）水的方法。電凝聚常用於離子（zǐ）交換、電滲析、反滲透（tòu）除鹽之前，不僅可以有效（xiào）脫除二氧化矽，而且能除濁、脫色，還能（néng）去除水中重金屬離子、藻類和細菌等（děng），對去除水中（zhōng）的有機物質也有一定效果（guǒ）。

       有報道（dào）采用電凝聚對矽含（hán）量為44 mg/L(其（qí）中離子態的矽含量37.5 mg/L)的原水進（jìn）行脫矽處理後，其（qí）出水矽含量（liàng）可降至大約1～2 mg/L的範圍內。另外也有用電凝聚（jù）除（chú）矽，使矽酸總量（liàng）由19.2 mg/L下（xià）降至1.37 mg/L，膠態矽（guī）酸由3.9 mg/L下降至（zhì）0.26 mg/L的報道。某公司引進的一套蒸汽鍋爐裝置，其中的水處理工藝采用電凝聚除矽，原水溶（róng）解態二（èr）氧化矽5.5 mg/L，膠體態二氧化矽1～2 mg/L，處理後二氧化矽含（hán）量＜0.05 mg/L。

       在非深度除矽時，采用電凝聚法效（xiào）果*為明顯。在（zài）鋁和電能消（xiāo）耗量不大（dà）的情況下，可使水中（zhōng）的二（èr）氧（yǎng）化（huà）矽含量降低60%～80%。在深度（dù）或完全除矽時，電凝聚法會（huì）大幅度增加鋁和（hé）電能的消耗量，如含有二氧化矽40 mg/L的河水在電流密度2 mA/cm2時能完全除矽，但耗鋁量高達50 g/m3，耗電（diàn）量達0.6 kW.h/m3。

       離子交換脫矽（guī）

       將不同的離子交換床結合使用，不僅可以達到很好的軟（ruǎn）化和除鹽效果，而且也可以深度除矽（guī），具有很高的處理（lǐ）深度。

       在離子交（jiāo）換係統中，一級複床除鹽出水二氧化矽含量可低於0.5 mg/L，再經混床處理，出水的矽含量可以控製在0.02 mg/L以下(依環境溫度的不同在0.005～0.03 mg/L的範圍（wéi）內波動)。我國電廠采用的離子交換（huàn）除鹽係統可（kě）以將（jiāng）矽含量由給水（shuǐ）3～10 mg/L降至出水為0.005～0.08 mg/L。其指標（biāo）依原（yuán）水（shuǐ）性質（zhì）和處理係統的特點而定。

       美國紐約州電力煤氣公司所屬（shǔ）米利肯電站采用一種可移動式水處理（lǐ）係統，使全矽含量為3.47 mg/L(溶（róng）解矽（guī）為1.04 mg/L，膠體矽為2.43 mg/L)的原水通過（guò）該係統的（de）2台並聯強酸型陽離子樹脂交換器和2台並聯強堿（jiǎn）型陰離子樹脂（zhī）交換器，出水中全矽含量降為0.029 mg/L，膠體矽為0，再經大孔陰離子樹脂處理後，出水全矽含量可降至0.007 mg/L。

       日本（běn）專利公布了一種以氫氟酸飽和的弱（ruò）堿（jiǎn）性陰離子交換樹脂除去水（shuǐ）中矽（guī）酸的方法。將含有120 mg/L矽酸(以二氧化矽計)的水通過該（gāi）樹脂，出水中矽酸含（hán）量可（kě）降至1 mg/L以下。

       一般認為離子交換（huàn）係統（tǒng）對於膠體矽無脫除（chú）能力，因而需在（zài）此前采用預處（chù）理和預脫鹽去除懸浮物質和膠體物質，以防止其汙染樹（shù）脂，降低（dī）處理係（xì）統的效率。

       阻垢劑抑製矽垢（gòu）的形成

       矽垢阻垢劑是在用水係統中添加化學藥劑以防（fáng）止矽化合物從含（hán）有（yǒu）過飽和矽的水溶液中析出的方法。其主（zhǔ）要作（zuò）用表現在以下幾個方麵：延遲沉澱開始成垢的時間，使沉澱在成垢之前就隨流體（tǐ）排出係統之外；使沉澱以懸浮狀態存在（zài），抑製其附著在管壁和設備上成垢；在一定的溫度和壓力條件下，完全抑製矽垢的形成。

       近年來，國內外對矽垢的阻（zǔ）垢劑作了大量的研究並提出了許多不同的配方，其主要的藥劑組分基本上（shàng）仍未超出現今使用的範圍。阻垢劑總的發展趨（qū）向是向複合配方發展，而且要求耐溫性能良好。雖然近10年來矽垢阻（zǔ）垢劑的試驗（yàn）室工作有了明顯進展，但還不能認為是突破性的，大多配方在實用（yòng）性上還有待改進（jìn）。

       其他的脫矽或（huò）抑垢方法

       日本專利報（bào）道了一種在係統內連（lián）續（xù）或（huò）間斷地采用超（chāo）聲（shēng）波振（zhèn）動來防止地熱水結矽垢的方（fāng）法。其發現在高純水製備係統中用紫（zǐ）外線和臭氧聯合處理可以將膠（jiāo）體矽轉化為溶解（jiě）矽而除去。美國專利（lì）發明了用流態化的（de）沙床作為晶核（hé）來沉積除去矽的方法（fǎ）。由於以（yǐ）上方法在工業（yè）上尚（shàng）未得到廣泛應用，在此不予詳述。

       總結

       總（zǒng）之，在工業用水處理係統中，由於指標要（yào）求眾多，對於（yú）矽化合物（wù）的處理不可能單獨進行，需綜合考慮給水中各種懸（xuán）浮（fú）物質，膠體物質和溶解的有害氣體、離子的（de）處理效果，以保證係統出水各項指標符合工業生產要求。一般而言，混凝（níng）處理的深度較低，很難將出水中矽化合物的含量降至1 mg/L以下。如果用水係統水質要求較高，則需在（zài）混（hún）凝作業（yè）後安排（pái）反滲透、電凝聚或（huò）離子（zǐ）交（jiāo）換作（zuò）業以提高（gāo）出水質量。具體的水處理（lǐ）工藝（yì）流程需根據原水水質和不同工藝技術經濟指標的優劣來選定。