除矽的工藝介紹：

       混（hún）凝脫矽

       混凝脫矽是利用某些金屬的氧化（huà）物或氫氧化物對矽的吸附或凝聚來達到脫矽目的的一種物理化學方法。這是一種非深度脫矽方法，一（yī）般的混凝+過濾可去除60%的膠（jiāo）體矽，混凝+澄清過濾可去除90%的膠體矽。

       1 鎂（měi）劑脫矽

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

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

       ② 混凝（níng）劑的用量：采用鎂（měi）劑脫（tuō）矽時，通常都加混凝劑。適當的（de）混凝劑可以改（gǎi）善氧化鎂沉渣的性質，提高（gāo）除（chú）矽效果。一般所用的混凝劑（jì）為鐵（tiě）鹽，其添加量為0.2～0.35 mmol/L。

       ③ 水溫：提高水溫可（kě）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（yǐ）下。

       ④ 水（shuǐ）在澄清器中的停留時間：水溫為（wéi）30 ℃時，實際停留時間應＞1 h，40 ℃時（shí）約為1 h，120 ℃時為20～30 min。

       ⑤ 原水（shuǐ）水質：原水的硬度大時對鎂劑脫（tuō）矽的效果有利（lì）。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（zēng）加而減少，隨水中膠體矽所占比例（lì）的增加而增加（jiā），一般在5～20範圍內。

       2 鋁（lǚ）鹽脫矽（guī）

       決定鋁鹽脫除溶解矽效果的主（zhǔ）要條件（jiàn）有：

       ① 溫度：鋁鹽除矽的*適宜溫度為（wéi）20 ℃。

       ② 接（jiē）觸時間：在鋁鹽與含（hán）矽水（shuǐ）接觸30 min後，大多數的矽可被吸附脫除（chú）。

       ③pH值（zhí）：*適宜（yí）的pH值範圍為8～9。

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

       3 鐵鹽脫矽

       氫氧化鐵能夠吸附溶解矽，一般認為其*有效的pH值為9，且（qiě）無定形氫氧化（huà）鐵比其晶形的吸附效果更佳。去除1 mg二（èr）氧化矽需要硫酸鐵10～20 mg。在常溫時，以鐵鹽作絮凝劑對含矽水進行處理後，可使水中殘餘溶解矽含量降至（zhì）3～5 mg/L。據報道，在水中加入適量的三氯化鐵、鋁酸鈉和氧化鈣處理含矽20 mg/L的水，矽的去除（chú）率也可達（dá）70%～80%。

       4 石灰脫矽 采用熟石灰處理原水，於40 ℃下（xià）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矽，水中殘留（liú）矽含量（liàng）可降到30%～35%。

       在110～115 ℃的溫度下采用（yòng）消石灰對（duì）福建煉油廠鍋爐給水（shuǐ）進行除（chú）矽（guī）預處理，由於生（shēng）成CaSiO3沉澱的緣故，矽（guī）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展。一方麵是（shì）注重混凝劑的複配（pèi）使（shǐ）用，通（tōng）過藥劑的協同效應以求得*佳的混凝沉澱效果。另一方麵是一些無機高分（fèn）子混凝劑，如聚鐵、聚鋁三號等開發（fā）成功並已投（tóu）入（rù）工業應用。這些無機高分子混（hún）凝劑具有適（shì）用範圍廣和價格低的特點，與（yǔ）傳統的鋁鹽（yán）和鐵鹽相比，它們免除了水（shuǐ）解和聚合反應，不僅（jǐn）可以加快混凝過程，而且還減輕了許多影（yǐng）響混凝效果因（yīn）素（sù）的幹擾，脫除矽的效果比較穩定。

       反滲透脫矽（guī）

       反（fǎn）滲透是自（zì）然現（xiàn）象滲透（tòu）的逆過程。反滲透可以（yǐ）脫（tuō）除膠體矽（guī）和溶解矽，適於淨化鍋爐補給水，回（huí）收部分冷卻塔排汙水，以及製取（qǔ）超純水。另據資料，反滲透法的總除鹽效率可達93%，SiO2可脫除80%。日本專利報道，對矽含量為5～20 mg/L的混合水（shuǐ），以滲透膜處理後，其出水矽含量可降至1 mg/L以下。

       80年代以來，反滲透（tòu）已成為鍋爐補給水（shuǐ）的一種重要處理方法，常用於離子交換係統（tǒng）之前對給水進行預脫鹽，以減（jiǎn）輕離子交換係（xì）統的（de）負擔。

       超濾脫除（chú）膠體矽（guī）

       超濾與反滲透法一樣是以壓力差為推動（dòng）力，將欲處理水在一定壓力作用下經過一個可讓水和（hé）低（dī）分子（zǐ）量溶質透過而高分子物質、膠體物質不能透過的（de）高分子膜，從而達到分離的目的。超濾處理所（suǒ）用的膜材料及裝（zhuāng）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（chú）膠體矽時，膜（mó）孔徑不宜超過100 nm，否則不能截留所有的膠體矽。有關試驗表明其（qí）工作壓力不宜超過7×104～7×105 Pa。

       超濾法沒有（yǒu）脫鹽能力，對（duì）溶解矽（guī）幾乎無脫除效果。

       氣浮脫除膠體（tǐ）矽

       Cassell等采用微泡浮選的方法進行了水處理研究，發現這一方法（fǎ）對水中的所有膠態物質均有去除（chú）效果。浮選前（qián）先用1.0×10-3 mol/L的Al(NO3)3調漿10 min。捕收（shōu）劑為月桂酸(濃度為25 mg/L)，起泡劑為乙醇(用量為2.5 mL/L)。除矽效果與（yǔ）pH值緊密相關，在pH為8～11的範圍內（nèi），經浮選5 min後，膠體矽的脫除率可達90%以上。另外，鋁鹽的添加也是必不可少的（de），單獨的膠體矽無（wú）法浮選。Cassell認為微泡浮選成功的關鍵在（zài）於必須滿足以下三個條件：

       ①添加少量的電解質和調整pH值使（shǐ）膠體顆粒得以聚團；

       ②添加合適的捕收劑和起泡劑以形成合乎要求的泡沫層；

       ③氣泡直徑必須在 40～60 μm以下。

       電凝聚脫矽（guī）

       電凝聚是利用電化學方法通過電極反應產（chǎn）生金屬（shǔ）水合物（wù）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（chén），也可通過氣泡的浮選來達到淨水的方法。電凝聚常用於離子交（jiāo）換、電滲析、反滲透除鹽之前，不僅可以有效脫除二氧化矽，而且能除濁、脫色（sè），還能去除水（shuǐ）中重金屬（shǔ）離子、藻類和細（xì）菌等，對（duì）去除水（shuǐ）中的有機物質也有（yǒu）一定效果。

       有報道采用電凝聚對矽含量為44 mg/L(其中（zhōng）離子態的矽含量37.5 mg/L)的原水進行（háng）脫矽處理後，其出（chū）水矽含量可降至大約1～2 mg/L的範圍內。另外也有用電凝聚除矽（guī），使矽酸總量由19.2 mg/L下降至1.37 mg/L，膠態矽酸由3.9 mg/L下降至0.26 mg/L的（de）報（bào）道。某公司引進（jìn）的一套蒸汽鍋（guō）爐（lú）裝置，其中的水處理工藝采用電凝聚除矽，原水溶解態二氧化矽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（níng）聚法效（xiào）果*為（wéi）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%。在深度或完全除矽時，電（diàn）凝（níng）聚（jù）法會大幅度增（zēng）加鋁和（hé）電（diàn）能的消耗量，如含有二氧化矽40 mg/L的河水（shuǐ）在電（diàn）流密度2 mA/cm2時能完全（quán）除矽，但耗鋁量高（gāo）達50 g/m3，耗電量達0.6 kW.h/m3。

       離子交（jiāo）換（huàn）脫矽

       將不同的離子交換床結合使用，不僅可以達到很好的軟化（huà）和除鹽效（xiào）果，而且也（yě）可以深度除矽，具（jù）有很高的處理深度。

       在離子交換係統中（zhōng），一級複床除鹽出水二（èr）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（de）不同在0.005～0.03 mg/L的範（fàn）圍（wéi）內波動)。我國電廠采用（yòng）的離子交換除鹽係統可以將矽含量（liàng）由給水（shuǐ）3～10 mg/L降至出水為0.005～0.08 mg/L。其指標依原水性質和處理係統的特點而定。

       美國紐約州電力（lì）煤（méi）氣公司（sī）所（suǒ）屬（shǔ）米利肯電站采（cǎi）用一（yī）種可移動（dòng）式水處理係統，使全矽含量為3.47 mg/L(溶解矽為1.04 mg/L，膠體矽為2.43 mg/L)的原水通過該係統的2台並聯強（qiáng）酸型陽離子樹脂交換器和2台並聯強堿型陰離子樹脂交換器（qì），出水（shuǐ）中全矽含量（liàng）降為0.029 mg/L，膠體矽為0，再經大（dà）孔陰離子樹脂處理後，出（chū）水全矽含（hán）量可降至0.007 mg/L。

       日本專利（lì）公布了一種以（yǐ）氫氟酸（suān）飽和的弱堿性陰（yīn）離子交換（huàn）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（shuǐ）中矽酸含量可降至1 mg/L以下。

       一般認為（wéi）離子交換係統對於膠體矽無脫除能（néng）力，因而需在此前采用預處理和預脫鹽去除懸浮物質和膠體物質，以防止（zhǐ）其汙染樹（shù）脂，降低處理係統的效率。

       阻垢劑抑製矽垢的形成

       矽垢（gòu）阻垢劑（jì）是在用水係（xì）統中添（tiān）加化（huà）學藥劑以防止矽化合物從含有過飽和矽的水溶液中析出的方法。其（qí）主要作用表現在以下幾（jǐ）個方麵：延遲沉（chén）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（chén）澱以（yǐ）懸浮狀態存在，抑製其附著在管（guǎn）壁和（hé）設（shè）備上成垢；在一定的（de）溫（wēn）度和壓力條件下，完全抑製矽（guī）垢的形成。

       近年來（lái），國內外對矽垢的阻垢劑作了大量的研究並提出了許多不（bú）同的（de）配方，其主要的藥劑組分（fèn）基本上仍未超出現今使用的範圍。阻垢劑總的發展趨向是向複合配方發展，而且要求耐溫性能良（liáng）好。雖然近10年來矽垢阻垢劑的試驗室（shì）工作有了明顯進展，但還不能認為是突破性的（de），大多配方（fāng）在實用性上還有待改（gǎi）進。

       其他的脫矽或抑垢方法

       日本專（zhuān）利報道了（le）一種在係統（tǒng）內連續或間斷地采（cǎi）用超聲波振動來防止地熱水結矽垢的方法（fǎ）。其發現在高純水製備係統中用紫外線和臭氧（yǎng）聯合處理可以將膠體矽轉化為溶解矽而除（chú）去。美國專利發明了（le）用流態化的沙床作為晶（jīng）核（hé）來沉積除（chú）去矽的方（fāng）法。由於以上方法在工業上尚未得到廣泛應用，在此（cǐ）不予（yǔ）詳述。

       總結

       總之，在工業用水處理係統中，由於指標要求眾多，對於（yú）矽化（huà）合物的處（chù）理不可能（néng）單獨進行，需綜合考慮（lǜ）給水中（zhōng）各種懸浮物質，膠體物質和溶解的有害氣（qì）體、離子的處理效果，以保證係統出水各項指標符合（hé）工業生產要求。一般而言，混凝處（chù）理的深度較低，很（hěn）難將出水中矽化合物的含量降至1 mg/L以下。如果用水（shuǐ）係統水質（zhì）要求較高，則需在混凝作業（yè）後安（ān）排反滲透、電凝聚或離子交換作業以（yǐ）提高出水質量。具體（tǐ）的水處理工藝流程需根據原水水質（zhì）和不同工藝技（jì）術經濟指標的優劣來選（xuǎn）定。