除矽的工藝介紹：

       混凝脫矽

       混凝脫矽是利用某（mǒu）些金屬的氧化物或氫氧化物（wù）對矽的吸附或凝聚來達到脫矽（guī）目的的一種（zhǒng）物理化學（xué）方（fāng）法。這是一種非深度（dù）脫矽方法，一（yī）般的混凝+過濾（lǜ）可去除60%的膠體矽，混凝+澄清過濾可去（qù）除90%的膠體矽。

       1 鎂劑脫矽

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

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

       ② 混凝劑的用量：采用鎂劑脫矽（guī）時，通常都加混凝劑。適當的混（hún）凝劑可以改善氧化鎂沉渣的性質，提高除矽效果。一般（bān）所用的混凝劑為鐵鹽，其添加量為0.2～0.35 mmol/L。

       ③ 水溫：提高水溫可以（yǐ）加速（sù）除矽過程，並使除矽效（xiào）果（guǒ）提高。40 ℃時出水（shuǐ）中殘留矽可達1 mg/L以下。

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

       ⑤ 原水水質：原水（shuǐ）的硬度大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。鎂劑比耗隨原水矽化合物含量的增加而減少，隨水中膠體矽所占（zhàn）比例的增加而增加，一般在5～20範圍（wéi）內。

       2 鋁鹽脫矽

       決（jué）定鋁鹽脫除溶解矽效果的主要條件有：

       ① 溫度：鋁鹽除矽的（de）*適宜溫度為20 ℃。

       ② 接觸（chù）時間：在鋁鹽與含矽水接觸30 min後，大多（duō）數的（de）矽（guī）可被吸附脫除。

       ③pH值：*適宜的（de）pH值範（fàn）圍為8～9。

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

       3 鐵鹽脫矽

       氫氧（yǎng）化鐵能夠吸附溶（róng）解矽，一般認為其*有效的pH值為9，且無定形氫氧化鐵比其晶形的吸附效果更佳（jiā）。去除1 mg二氧化矽需要硫酸鐵10～20 mg。在常溫時，以（yǐ）鐵鹽作絮凝劑對含矽水進（jìn）行處（chù）理後，可使水中殘（cán）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、鋁酸鈉和氧化鈣處（chù）理含矽20 mg/L的（de）水，矽的去除率（lǜ）也可（kě）達70%～80%。

       4 石灰脫矽 采用熟石灰（huī）處理原水，於40 ℃下在除去暫（zàn）時硬度和二氧化碳的同時，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（xià）采用消石灰對福建煉油廠鍋爐給水（shuǐ）進行（háng）除（chú）矽預處理，由於生成CaSiO3沉（chén）澱的緣故，矽去除率可達80%。

       近年來，水的混凝處（chù）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）過藥劑的協同效應以求得*佳的混凝沉澱效果。另一方麵是一些無機高分子混凝（níng）劑，如聚鐵、聚鋁三（sān）號等開發成功並（bìng）已投入工業應用。這些無機高分子混凝（níng）劑具有適用範圍廣和價格低的特點，與傳（chuán）統的鋁鹽（yán）和鐵鹽相比（bǐ），它們免除（chú）了水解和聚合反應，不僅可以加快混凝過程，而且還減輕了許多影（yǐng）響混凝（níng）效果因素的幹擾，脫除矽（guī）的效果比較穩定。

       反（fǎn）滲透脫（tuō）矽

       反滲透是自然現象滲透的逆過程。反滲透可以脫（tuō）除膠體（tǐ）矽和溶解矽，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（jù）資料，反滲透法的總除鹽（yán）效率可（kě）達93%，SiO2可脫除80%。日本專（zhuān）利（lì）報道，對矽含量為（wéi）5～20 mg/L的混合水，以滲透膜處理後（hòu），其出水矽含（hán）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理方法，常用於離子交換係統之前對給水進行預脫鹽，以減輕（qīng）離子交換係統的負擔。

       超濾脫除膠體矽

       超濾（lǜ）與反滲透法一樣是以壓（yā）力差為推動力（lì），將欲處理水在（zài）一定（dìng）壓力作用下經過一（yī）個可讓水和低分子量溶質透過而高分子物質、膠體物質不能透過（guò）的高分子膜（mó），從而達到分離的目的。超濾處理所用的膜（mó）材料及裝（zhuāng）置（zhì）與反（fǎn）滲透法相似，其分離機理主要是篩分（fèn）效應。在采用超濾脫除膠體矽時（shí），膜孔（kǒng）徑不宜（yí）超過100 nm，否則不能截留所有的膠體（tǐ）矽。有關試驗表明其工（gōng）作壓力不（bú）宜超過7×104～7×105 Pa。

       超濾（lǜ）法沒有脫鹽能力，對（duì）溶（róng）解矽幾乎無（wú）脫除效果。

       氣浮脫除膠體矽

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

       ①添（tiān）加少量的電解質和調整pH值（zhí）使膠體顆粒得（dé）以聚團（tuán）；

       ②添加合適的捕收劑和起泡劑以形（xíng）成合乎要求的泡沫層（céng）；

       ③氣泡直徑必須在（zài） 40～60 μm以下。

       電凝聚脫矽

       電凝聚是利用電化學方法通過電極反應產生金屬水合物凝聚劑，一定條件下可析出氣泡，通過凝聚劑的吸附以實現聚沉，也可通過氣泡的浮選來達到淨水的方法。電凝聚（jù）常用於離子交換、電滲析、反滲透除鹽之前，不僅可以有效脫除二氧（yǎng）化矽，而且能（néng）除濁、脫色，還能去除（chú）水中重金屬離子、藻類和細菌等（děng），對去除（chú）水中（zhōng）的有機物質也有一定效果。

       有報道采用電凝聚對矽含量為（wéi）44 mg/L(其中離子（zǐ）態的矽含量37.5 mg/L)的原水進行（háng）脫矽（guī）處理後，其出水矽含量可（kě）降至大約1～2 mg/L的範圍內。另外（wài）也有用電凝聚除矽，使矽酸總（zǒng）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）的一套蒸汽鍋爐裝置，其中的水處理工藝采用（yòng）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（diàn）凝聚法（fǎ）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（jiàng）低60%～80%。在深度或完全除（chú）矽時，電凝聚法會大幅（fú）度增（zēng）加鋁（lǚ）和電能的消耗量，如含有二氧化矽40 mg/L的河水在電（diàn）流密度2 mA/cm2時能（néng）完全除矽，但耗鋁量高達50 g/m3，耗電量達（dá）0.6 kW.h/m3。

       離子交換脫矽（guī）

       將不同（tóng）的離子交換床結合使用，不僅可以達到很好的軟化和除鹽效果，而且（qiě）也（yě）可以深度除（chú）矽，具有很高的處理深度。

       在離子交換係統中，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（yǐ）下(依環境溫度的不同（tóng）在0.005～0.03 mg/L的範圍內波動)。我國電廠采（cǎi）用（yòng）的離子交換除鹽係統可以（yǐ）將矽含量由給水（shuǐ）3～10 mg/L降至出（chū）水為0.005～0.08 mg/L。其（qí）指標依原水性質和處理係統的（de）特點而定。

       美國紐約（yuē）州電力煤氣（qì）公司所屬米利肯電站（zhàn）采用一種可移動式水處理係統，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（guò）該係統的2台（tái）並聯強酸型陽離子樹脂交換器和2台並聯強堿型陰（yīn）離子樹脂交換器，出水中全矽含量降（jiàng）為0.029 mg/L，膠體矽為0，再經大孔（kǒng）陰離子樹脂處（chù）理後，出水全矽含量可（kě）降至0.007 mg/L。

       日本專利公布了一種以氫氟酸（suān）飽和的弱堿性陰離子交換樹脂除去水中矽酸的方（fāng）法（fǎ）。將含有120 mg/L矽酸(以二氧（yǎng）化矽計)的水通過該樹脂（zhī），出水中矽酸含量可降（jiàng）至1 mg/L以（yǐ）下。

       一般認為離子交換係統對於膠體矽無脫除（chú）能力，因而需在（zài）此前采用預處理和預（yù）脫鹽去除懸浮物質和膠（jiāo）體物質，以（yǐ）防止其汙染樹脂，降低處理係統的效率。

       阻垢劑抑製矽垢的形成

       矽（guī）垢阻垢劑是在用水係統中添加化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（fāng）法。其主要作用（yòng）表現在以下幾個方（fāng）麵：延遲沉澱開始成垢的時間，使沉澱在（zài）成垢之前就隨流體排出係統之外；使沉澱以懸浮狀態存在（zài），抑製其附（fù）著在管壁和設備上成垢；在一定的溫度（dù）和壓力條件下，完全抑製矽垢的形成（chéng）。

       近年來，國內外對矽垢的阻垢劑作了大量（liàng）的研究並提出了許多（duō）不同的配方，其（qí）主要的藥劑組分基本上仍未超出現今使用的範（fàn）圍。阻垢劑總的發展趨向是向複（fù）合配方發展（zhǎn），而且要求耐溫性能良好。雖然近10年來矽垢（gòu）阻（zǔ）垢劑的試驗室工作（zuò）有了明顯進展，但還不能（néng）認為是（shì）突破性（xìng）的，大多配方在實用（yòng）性上還有待改進。

       其他的脫矽或（huò）抑垢（gòu）方法

       日本（běn）專利報道了一種在係統內連（lián）續（xù）或間斷地采用超聲波振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（yòng）紫外線（xiàn）和臭氧聯合處理可以將膠體矽轉化為溶解矽而除去。美國專利發明了用流態化的沙床作為晶核來沉積除去矽的方（fāng）法（fǎ）。由於以上方法在工業上尚未得到廣泛（fàn）應用，在此不予詳述。

       總結

       總之，在工業用（yòng）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獨進行，需綜合（hé）考（kǎo）慮給水中各種懸浮物質，膠（jiāo）體物質和溶解的有害氣體、離子（zǐ）的處理（lǐ）效果，以保證係統出水各項指標符（fú）合工（gōng）業生產要求。一般而言，混凝處理的深度較低，很難將出水中矽化合物（wù）的含量降至1 mg/L以下。如（rú）果用水係統水質要（yào）求較高，則（zé）需（xū）在混凝作業後安排反滲透（tòu）、電凝聚或離子交換作業以提高出水質量。具體的水處理工藝流程（chéng）需根（gēn）據原（yuán）水水（shuǐ）質和不同工藝技（jì）術經濟指標的優劣（liè）來（lái）選定。