除矽的工藝（yì）介紹：

       混凝脫（tuō）矽

       混凝脫矽是利用某些金屬的氧（yǎng）化物或氫氧化物對矽的（de）吸附或凝聚來（lái）達到脫矽目的的一種物理化（huà）學方法。這是（shì）一種非深度脫矽方法，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

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

       ①pH值：鎂劑脫矽的*佳pH值為10.1～10.3。為保證pH值，有必（bì）要在處理係統（tǒng）中加入石（shí）灰。石灰不僅有調節pH的功能，而且還可以除去部分二氧化矽、暫時硬度和二（èr）氧化碳等。

       ② 混凝劑（jì）的用量：采用鎂劑脫矽（guī）時，通常都加混凝劑。適當的混凝劑可以改善氧化鎂沉渣的性質，提（tí）高除矽效（xiào）果。一般（bān）所用的混凝劑（jì）為鐵鹽，其（qí）添加量為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（guǒ）提高。40 ℃時出水（shuǐ）中殘留（liú）矽（guī）可達（dá）1 mg/L以下。

       ④ 水在澄清器（qì）中的停留（liú）時間：水溫為30 ℃時，實際停留時間應＞1 h，40 ℃時約（yuē）為（wéi）1 h，120 ℃時為20～30 min。

       ⑤ 原水水質：原水的硬度大時對鎂劑脫矽的效果有利。原水（shuǐ）中矽化合物含量對鎂劑比耗(mgMgO/mgSiO2-3)有影響。鎂劑比耗隨原水矽化合物含量的增加而減少，隨水中（zhōng）膠體矽（guī）所占比例的增加而增（zēng）加，一般在5～20範圍內。

       2 鋁鹽（yán）脫矽

       決定鋁鹽脫除溶解矽效果的主要條件有：

       ① 溫度：鋁鹽除矽的*適宜溫度為20 ℃。

       ② 接觸時間：在鋁鹽與含（hán）矽水接觸30 min後，大多數的矽可被吸附（fù）脫除。

       ③pH值（zhí）：*適宜的pH值範圍為8～9。

       ④ 鋁鹽的結晶狀態（tài）和物理性質：鋁（lǚ）鹽沉澱（diàn）物（wù）如果在溶液之外生成，尤其是經過幹燥後，其脫矽效果將大（dà）為（wéi）減弱（ruò），而（ér）鋁鹽的結晶狀態對二氧化矽脫除效果的影響為：AlO(OH)＞Al2O3·3H2O＞Al(OH)3。 鋁鹽脫除膠體矽的（de）*佳pH範圍為4.1～4.7，大約40 mol膠體矽僅需1 mol鋁鹽即可。

       3 鐵鹽脫矽

       氫氧化鐵能夠吸附溶解矽（guī），一般認為其*有效的pH值為9，且（qiě）無定形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（yào）硫酸鐵10～20 mg。在常溫時，以鐵鹽作絮凝劑對含（hán）矽水進行處理後，可使水中殘餘溶解矽含量降至3～5 mg/L。據報道，在水中加入適量的（de）三氯化鐵（tiě）、鋁酸鈉和氧化鈣處理（lǐ）含矽20 mg/L的水，矽的去除（chú）率也可（kě）達70%～80%。

       4 石灰脫矽 采用熟石灰處理（lǐ）原水，於40 ℃下在除去暫時硬度和二氧化碳的同時，還可以除去部分二氧化（huà）矽，水中殘留矽含量可降到30%～35%。

       在（zài）110～115 ℃的溫度下采用消石灰對福建煉（liàn）油廠鍋爐給水進行除矽（guī）預（yù）處理，由於生成CaSiO3沉澱的緣故，矽去除率可達80%。

       近年來，水的混凝處理技術在兩個方麵有了較大進（jìn）展。一方麵是（shì）注重混凝（níng）劑（jì）的複配使用，通（tōng）過（guò）藥劑的（de）協同效應以求得*佳的混凝沉澱效果。另一方麵（miàn）是一（yī）些（xiē）無機高分子混凝劑，如聚鐵、聚鋁三號等開發成功並已投入工（gōng）業應用。這些無機高分子混（hún）凝劑具有適用（yòng）範（fàn）圍廣和價格低的特點，與傳統的鋁鹽和鐵鹽相比，它們免（miǎn）除了水解（jiě）和聚合反應，不僅可以加快混凝過程（chéng），而（ér）且還減輕了許多影響混凝效果因素的幹擾，脫（tuō）除矽的效果比（bǐ）較穩定。

       反滲透脫矽

       反滲（shèn）透是自然現象滲透的逆過（guò）程。反滲透可以脫除膠（jiāo）體矽和溶解矽，適於淨化鍋爐補給（gěi）水（shuǐ），回收（shōu）部分冷卻塔排汙水，以及（jí）製取超純水。另據資料，反滲（shèn）透法的總除鹽效率可達93%，SiO2可脫除（chú）80%。日本專（zhuān）利報道，對矽含量為（wéi）5～20 mg/L的混合水，以滲透膜處理後，其（qí）出水矽含量可降至1 mg/L以下。

       80年代以來，反滲透已成為鍋爐補給水的一種重要處（chù）理方法，常（cháng）用於離子交換係統之前對給水進行預脫鹽，以（yǐ）減輕（qīng）離子交換係統的負擔。

       超濾脫除膠體（tǐ）矽

       超濾與反滲透法一樣是（shì）以壓力差為推動力（lì），將欲處理水在一定壓力作用下經過一個可讓水和低分子量溶（róng）質透（tòu）過而高分子物質（zhì）、膠體物質不能透過的高分子膜，從而（ér）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（jī）理（lǐ）主要是（shì）篩分效應。在采用超濾脫（tuō）除膠體矽時，膜（mó）孔徑不宜超過100 nm，否（fǒu）則不能截留所有的膠體矽。有關試驗表明其工作壓力不宜超過7×104～7×105 Pa。

       超濾法沒有脫鹽能（néng）力，對溶解矽（guī）幾（jǐ）乎無脫除效果。

       氣浮脫除膠體（tǐ）矽

       Cassell等采用微泡（pào）浮選的方法進（jìn）行（háng）了水處理研究，發現這一方法對水中的所有膠態物質均有去（qù）除效果（guǒ）。浮選前（qián）先（xiān）用1.0×10-3 mol/L的Al(NO3)3調漿10 min。捕收劑為月桂酸(濃度（dù）為25 mg/L)，起泡劑為乙醇(用量為2.5 mL/L)。除矽（guī）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（kě）達90%以上。另外，鋁鹽的添加也是必（bì）不可少（shǎo）的，單（dān）獨的膠體矽無法浮選。Cassell認為微泡浮選成功的關鍵在於必須滿足（zú）以下三個條件：

       ①添加少量的電解質和（hé）調（diào）整pH值使膠體顆粒得以聚（jù）團；

       ②添（tiān）加合適（shì）的捕收劑和起泡劑以形成合乎（hū）要求的泡沫層；

       ③氣泡直徑必須在 40～60 μm以下。

       電凝（níng）聚（jù）脫矽

       電凝聚是利用電化學方法通過電極反應產生金屬水（shuǐ）合（hé）物凝聚劑，一定條件下可析出氣泡，通過凝聚劑的吸附以實現聚沉，也可通過氣（qì）泡的浮選來達到（dào）淨水的方法。電凝聚常用於離子（zǐ）交換、電（diàn）滲析、反滲透除鹽之前（qián），不僅可以有效脫除二氧化矽（guī），而且能除濁（zhuó）、脫色，還能去除（chú）水中重金屬離（lí）子、藻類和細菌等，對（duì）去除水中的有機物質也有一定效果。

       有報道采用電凝（níng）聚對矽含量為44 mg/L(其中離子態的矽含量37.5 mg/L)的原水進行（háng）脫矽處理後，其出水矽含量可降至大（dà）約1～2 mg/L的範（fàn）圍內。另外也有用電凝聚除矽，使矽酸總量由19.2 mg/L下降至1.37 mg/L，膠態矽（guī）酸由3.9 mg/L下降至0.26 mg/L的報道。某公司引進（jìn）的一套蒸汽（qì）鍋爐裝置，其中的水（shuǐ）處理工藝采用電凝聚除矽，原水溶解態（tài）二氧化矽5.5 mg/L，膠體態二氧化矽1～2 mg/L，處理後二氧化矽含量＜0.05 mg/L。

       在非深度除矽時，采用電凝聚法效果*為明顯。在鋁和電能消耗量不大的情況下，可使水中的二氧化矽含量降低60%～80%。在深度或完（wán）全除矽時，電凝聚法會大幅度增加鋁和電能的（de）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（chú）矽，但耗（hào）鋁量高達50 g/m3，耗電量達0.6 kW.h/m3。

       離子交換脫矽

       將不同的離子交換床結合使用，不（bú）僅可以達到很好的軟化（huà）和除（chú）鹽效果，而且也可以深（shēn）度除矽，具有很高的處理深度。

       在離子交（jiāo）換係統中（zhōng），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（huán）境溫度的不同在0.005～0.03 mg/L的（de）範圍內波動（dòng）)。我國電廠采用的離子交換除鹽係統可以將（jiāng）矽（guī）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（yī）原水性質和處理係統的特點而定。

       美國紐約州電力煤氣公司所（suǒ）屬米利肯電站采用一種（zhǒng）可移動式水處理係統，使全矽含量為3.47 mg/L(溶解矽（guī）為1.04 mg/L，膠體矽為2.43 mg/L)的原水通（tōng）過該係統的2台並聯（lián）強酸型陽離子樹脂交換器和（hé）2台並聯強堿型陰離子樹脂交換器，出（chū）水中（zhōng）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（liàng）可降至0.007 mg/L。

       日本專利公布了一種以氫氟酸飽和的弱堿性（xìng）陰離子交換樹脂除去水中矽酸的方法。將含有120 mg/L矽酸(以二氧化矽計)的水通過該樹脂，出水中矽酸含量可降至1 mg/L以下。

       一般（bān）認為離子交換係（xì）統對於膠體矽無（wú）脫（tuō）除能力，因而需在此（cǐ）前采用預處理和預脫鹽去除懸浮物質和膠體物質，以防止其（qí）汙染樹脂，降低處（chù）理係統的效率。

       阻垢劑抑製矽垢的形成

       矽垢阻垢劑是在用水係統（tǒng）中（zhōng）添加化（huà）學藥劑以防止矽化合物從含（hán）有過（guò）飽（bǎo）和矽的水溶液中析出的方法。其主要作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排出係統之外；使沉澱（diàn）以懸（xuán）浮狀態存在，抑製其附著在管壁和設備上成垢；在一（yī）定的溫度和壓力（lì）條件下，完全抑製（zhì）矽（guī）垢的形成。

       近年來（lái），國內（nèi）外對矽垢的阻垢劑作（zuò）了大量的研究並（bìng）提出了許多不同的配方，其主要的（de）藥劑組分基本上仍未（wèi）超（chāo）出現今使用的範圍。阻垢（gòu）劑總的發（fā）展（zhǎn）趨向是向複合配方發展，而且要求（qiú）耐溫性能良好。雖（suī）然近10年來矽垢阻垢劑的試驗室工作有了明顯進展，但還不能認為是突破性的，大多配方在實用性上還有待改（gǎi）進（jìn）。

       其他的脫矽或抑垢方法

       日本專利報道了一（yī）種在係統內連續或間斷地采（cǎi）用超聲波振（zhèn）動來防止地熱水結矽垢的方法。其發現在高純水製備係統中用紫外線和（hé）臭氧聯合處理可以將膠體矽轉化為溶解（jiě）矽而除去。美國專利發明了用流態化的沙床（chuáng）作為晶核來沉積除去矽的方（fāng）法。由於以上方（fāng）法在工業上（shàng）尚未得到廣泛應用，在此不予詳述。

       總結

       總之，在工業用水（shuǐ）處理係統中，由於指標要求（qiú）眾多，對於矽化合物的處理不可能單（dān）獨進行，需綜合考慮給水中各種懸浮物質，膠體物質和溶（róng）解的有害氣體、離子的（de）處理效（xiào）果，以保證係（xì）統出水各項指標符合工業生產要求。一般而（ér）言，混（hún）凝處理的深度較低，很難將出水中（zhōng）矽化合物的含量降至1 mg/L以下。如果用水係統水質（zhì）要求較高，則需在（zài）混凝作業後（hòu）安（ān）排反（fǎn）滲透、電凝聚或離（lí）子交換作業以提（tí）高出水質量。具體的水處理工藝流程需根據原水水質和不同工藝技術經濟指標的優（yōu）劣來選定。