除矽的工藝介紹：

       混凝脫矽

       混凝脫矽是利用某些金屬的氧化物或氫氧化物對矽的吸附或凝聚來達到脫（tuō）矽目的的一種物理化學方（fāng）法。這（zhè）是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+澄清過濾可去除（chú）90%的膠體矽（guī）。

       1 鎂劑脫矽

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

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

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

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

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

       ⑤ 原水水質：原（yuán）水的硬度大時對鎂劑脫矽的效（xiào）果有利（lì）。原（yuán）水中（zhōng）矽化合（hé）物含量對（duì）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（suí）水中膠體矽所占比例的增加而增加，一般在5～20範圍內。

       2 鋁鹽脫矽

       決定鋁鹽脫除溶解矽（guī）效果的主要條（tiáo）件有：

       ① 溫度：鋁鹽除矽的*適宜溫度為20 ℃。

       ② 接觸時（shí）間：在鋁鹽與（yǔ）含矽水接觸30 min後（hòu），大多數的矽可被吸附脫除。

       ③pH值：*適宜的pH值範圍為8～9。

       ④ 鋁鹽（yán）的（de）結晶狀態和物理性質（zhì）：鋁（lǚ）鹽沉澱物如果在溶（róng）液之外生成，尤其是經過幹燥後（hòu），其脫矽效果將大為減（jiǎn）弱（ruò），而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（tǐ）矽的*佳pH範圍為4.1～4.7，大約40 mol膠體矽僅（jǐn）需1 mol鋁鹽即可。

       3 鐵（tiě）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，且無定形氫氧化鐵比其晶形的吸附（fù）效果更佳。去除1 mg二氧化矽（guī）需要（yào）硫酸鐵10～20 mg。在常（cháng）溫時，以鐵鹽作絮凝劑對含矽水進行處理（lǐ）後，可使水中殘餘溶解矽含量降至3～5 mg/L。據報道，在水中加入適量的三氯化鐵（tiě）、鋁酸鈉和氧化鈣處理含矽20 mg/L的水，矽的去除率也可達70%～80%。

       4 石灰脫（tuō）矽 采用熟石灰處理原水，於40 ℃下在除去暫時硬度和二氧化（huà）碳的同時，還可（kě）以除去部分二氧化矽，水中（zhōng）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煉油廠鍋爐給水進行除矽預處理，由於生成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（zhǎn）。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（chén）澱效（xiào）果。另一方麵是一些無機高分（fèn）子混凝劑，如聚鐵、聚鋁三號等開發成（chéng）功並（bìng）已投入工（gōng）業應用。這些無機高分子混凝劑具有適用範圍廣和價格低的特點，與傳統的（de）鋁鹽和鐵（tiě）鹽相比，它們免除了水解和聚合（hé）反應，不僅可以加（jiā）快混凝過程，而且還（hái）減輕了許多影（yǐng）響混凝效果因素的幹擾，脫除矽的效果比較穩定。

       反滲透脫（tuō）矽

       反滲透是自然現象滲透的逆過程。反滲透可以脫除膠體矽和溶解矽，適於淨化鍋爐（lú）補給水（shuǐ），回收部分冷卻塔排汙水，以及（jí）製取超純（chún）水。另據資料，反滲透法的總除鹽（yán）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，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，反滲透已成為鍋爐補給水的（de）一種重要處理方法，常用於離子交換係統（tǒng）之前對給水（shuǐ）進行（háng）預脫鹽，以減輕離子交換係統的負擔。

       超濾脫除膠（jiāo）體（tǐ）矽

       超濾與反滲透法一樣是以壓（yā）力差為推動力，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質透（tòu）過而（ér）高分子物質、膠體物質不能透過的高分子膜，從而達（dá）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（yào）是篩（shāi）分效應。在采用超濾（lǜ）脫除膠體矽時，膜孔徑不宜（yí）超過100 nm，否則不（bú）能截（jié）留所有的膠體矽。有關試驗表明其工作壓（yā）力不宜超過7×104～7×105 Pa。

       超濾（lǜ）法沒有脫鹽能（néng）力，對溶解矽（guī）幾乎（hū）無脫除效果。

       氣浮脫除膠體矽

       Cassell等采用微泡浮選（xuǎn）的方法進行了水處理研究，發現這一（yī）方法對（duì）水中的所有膠態物質（zhì）均有去除效（xiào）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（suān）(濃度為25 mg/L)，起泡劑為（wéi）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的範圍內，經浮（fú）選5 min後，膠體矽的脫除率可達90%以上（shàng）。另外，鋁（lǚ）鹽的添加也是必不可（kě）少的，單獨的膠體（tǐ）矽（guī）無法（fǎ）浮選。Cassell認為微泡浮選成功的關鍵在於必須滿足以下三個（gè）條件：

       ①添加少（shǎo）量的電解質和調整pH值（zhí）使膠體顆粒得以聚團；

       ②添加合適的捕收（shōu）劑和起泡劑以形成合乎（hū）要（yào）求的泡（pào）沫（mò）層；

       ③氣泡（pào）直徑必須在（zài） 40～60 μm以下（xià）。

       電凝聚脫矽

       電凝聚是利用電化學方法通（tōng）過電極反應產（chǎn）生金屬水合物凝聚劑，一定條件下可析出（chū）氣泡，通過凝（níng）聚劑的吸（xī）附以實現聚沉，也可通過氣泡的浮選來達（dá）到（dào）淨水的方法。電凝聚常用於離子交換、電滲析、反滲透除（chú）鹽之前，不僅可以（yǐ）有效脫除（chú）二氧化矽，而且能除濁、脫色，還能去除水中重金屬離子、藻類和細菌等，對去除水（shuǐ）中的有機物質也有一定（dìng）效果。

       有報道采用電凝聚對矽含量為44 mg/L(其中離子態的矽（guī）含量37.5 mg/L)的原水（shuǐ）進行（háng）脫矽（guī）處理後，其出水矽含量可降至（zhì）大約1～2 mg/L的範圍內。另外也有用（yòng）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（jiàng）至0.26 mg/L的報（bào）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（yuán）水溶解態二氧化矽5.5 mg/L，膠體態二氧化矽1～2 mg/L，處（chù）理後（hòu）二（èr）氧化矽含量（liàng）＜0.05 mg/L。

       在（zài）非深度除矽時，采用電凝聚法效果（guǒ）*為明顯。在鋁和電能消耗量不大（dà）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（fǎ）會（huì）大幅度增加鋁和電能的消耗量，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

       將不同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，而且也可以深度除矽（guī），具有很高的處理深度。

       在離子交換係（xì）統中，一級（jí）複床除鹽出水二氧化（huà）矽含量可低於0.5 mg/L，再經混床（chuáng）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的範圍內波動)。我國電廠采用的離子交換除（chú）鹽係統可（kě）以將矽含量由給水3～10 mg/L降至出水為0.005～0.08 mg/L。其指標依原水性（xìng）質和（hé）處理係統的特（tè）點而定。

       美國紐約州電力煤氣公司所屬米利肯電站（zhàn）采用一種（zhǒng）可移動式（shì）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（de）2台並聯強酸型陽離子（zǐ）樹脂交（jiāo）換器和2台（tái）並聯強堿型陰離子樹脂交換器（qì），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（zhī）處理後，出水（shuǐ）全矽含量可降（jiàng）至0.007 mg/L。

       日本專利公布了一種以氫氟酸飽和的弱（ruò）堿性陰離子交換樹脂除去水中矽酸（suān）的方（fāng）法。將含有120 mg/L矽酸(以二（èr）氧化（huà）矽計)的水通過該樹（shù）脂，出水中矽酸含量可降至1 mg/L以（yǐ）下（xià）。

       一般認（rèn）為離子交換係統對於膠體矽無脫除能力，因而需（xū）在此前采用預（yù）處（chù）理和預脫鹽去除懸（xuán）浮物質和膠體物質（zhì），以防止其汙染樹（shù）脂，降低處理（lǐ）係統的效（xiào）率。

       阻垢劑抑製矽垢的形成

       矽垢阻（zǔ）垢劑是在用水（shuǐ）係（xì）統中添（tiān）加化學藥劑以防（fáng）止矽化合物從含有過飽和矽的水溶液中析出的方（fāng）法。其主要作用表（biǎo）現（xiàn）在以下幾個方麵：延遲沉澱開始成垢的時間（jiān），使沉澱在成垢之前就（jiù）隨流體排出係統之外；使沉澱以懸浮狀態存在，抑製其附著（zhe）在（zài）管壁和設備上（shàng）成垢；在（zài）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（gòu）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仍未超出現今使用的範圍（wéi）。阻垢（gòu）劑總的發展趨向是向複合配方發展，而且要求耐溫性（xìng）能良好。雖然近10年來矽垢阻垢（gòu）劑的試驗（yàn）室工作有了明顯（xiǎn）進展，但還不能認為是突破性的，大多配方（fāng）在實（shí）用（yòng）性（xìng）上（shàng）還（hái）有待改進。

       其他的（de）脫矽或抑垢方法

       日（rì）本專利報（bào）道了一種在係統（tǒng）內連續或間斷地（dì）采用超聲波振動來防止地熱水結（jié）矽垢的方法。其發（fā）現在高（gāo）純水製備係統中用紫外（wài）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（chú）去矽的方法。由於以上方（fāng）法在工業上尚未得到廣泛應用，在此不予詳（xiáng）述。

       總結

       總之（zhī），在工業用水處（chù）理係統中，由於指標要求眾多，對於矽化合物的處理不可能單獨進行，需綜合考慮給水（shuǐ）中各種懸浮物（wù）質，膠體（tǐ）物質和溶解的有害氣體、離子的處理效果，以保證係統出水各項（xiàng）指標符合工業生產要求。一般而言，混凝處理（lǐ）的深度較（jiào）低，很難（nán）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（shuǐ）質要求較高，則需在混凝作業後安（ān）排反滲透、電凝聚或離子交（jiāo）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劣來選定。