除（chú）矽的工藝介紹：

       混凝脫矽

       混凝脫矽（guī）是利用某些金屬的氧化（huà）物或氫氧（yǎng）化物對矽的吸（xī）附或凝聚來達（dá）到脫（tuō）矽目的（de）的一種（zhǒng）物理化學方（fāng）法（fǎ）。這是一種非深度脫矽方（fāng）法（fǎ），一般的混凝+過濾可去除（chú）60%的膠體矽，混凝+澄（chéng）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（shí）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（zhí），有必要在處理係統中加入石灰。石灰不僅有調節pH的功能，而且還可以除（chú）去部分（fèn）二氧化矽、暫時硬度和二（èr）氧化（huà）碳等。

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

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

       ④ 水在澄（chéng）清器中的停留時（shí）間（jiān）：水溫為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：原水的硬度大時（shí）對鎂劑脫（tuō）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（hào）隨原（yuán）水矽化合物含量的增加而減少，隨水中膠體矽所占比例的（de）增加而（ér）增加，一般在5～20範（fàn）圍內。

       2 鋁鹽脫矽

       決定鋁（lǚ）鹽脫除溶解矽（guī）效果的主要條件有：

       ① 溫（wēn）度（dù）：鋁鹽除矽的*適宜（yí）溫（wēn）度為20 ℃。

       ② 接觸時間：在鋁鹽與含矽水接觸30 min後，大多（duō）數的矽可被吸附（fù）脫（tuō）除。

       ③pH值：*適宜的pH值範圍為8～9。

       ④ 鋁鹽的結晶狀（zhuàng）態和（hé）物理性質（zhì）：鋁鹽沉（chén）澱物如果在（zài）溶液之外生成，尤其是經（jīng）過幹燥後，其脫矽（guī）效果將大為減弱，而（ér）鋁鹽的結晶狀態對二氧化矽脫除效果（guǒ）的影響為：AlO(OH)＞Al2O3·3H2O＞Al(OH)3。 鋁鹽脫除（chú）膠體矽的*佳（jiā）pH範圍（wéi）為4.1～4.7，大約40 mol膠體矽僅需1 mol鋁鹽即可。

       3 鐵（tiě）鹽脫矽（guī）

       氫氧化鐵能夠吸附溶解矽（guī），一般認（rèn）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。去除1 mg二氧化矽需要硫酸鐵10～20 mg。在常溫時（shí），以鐵（tiě）鹽作絮凝（níng）劑（jì）對含矽水進行處理後，可使水中殘餘溶解矽含（hán）量降至3～5 mg/L。據報道，在水中加入適量的三氯化（huà）鐵（tiě）、鋁酸鈉（nà）和氧化（huà）鈣處理含矽20 mg/L的水（shuǐ），矽的去（qù）除率也可達（dá）70%～80%。

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

       在（zài）110～115 ℃的溫度下采用（yòng）消石灰對福建（jiàn）煉油（yóu）廠鍋爐給水進行除矽預處理，由於生成CaSiO3沉澱（diàn）的緣（yuán）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展。一方麵是注重混凝劑的複配使用，通過藥劑的協同效應以求得*佳的混（hún）凝沉澱效果（guǒ）。另（lìng）一方麵是一些無機高分子混凝劑，如聚鐵、聚鋁三號等開發成功並已投入工業應用。這些無（wú）機高分子混凝劑（jì）具（jù）有（yǒu）適用範圍廣和價格低的特點，與（yǔ）傳統的鋁鹽和鐵鹽相比，它們免除（chú）了水（shuǐ）解和聚合反應（yīng），不僅可以加快混凝過程，而且（qiě）還減輕（qīng）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（fǎn）滲（shèn）透是自（zì）然現象滲透的逆過程。反滲透可以脫除膠體矽和溶解矽，適於淨化鍋爐補給水，回收部分冷卻塔排（pái）汙水，以（yǐ）及製取超純水。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（wéi）5～20 mg/L的混合水，以（yǐ）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一種重要（yào）處理方法，常用於離子交換係統之前對給水進行預（yù）脫鹽，以減輕離子交換係統的負擔。

       超濾（lǜ）脫除膠體矽

       超濾與反滲透法一樣是以壓力差為推動力，將（jiāng）欲處理水在一定壓力（lì）作用下經過（guò）一個可（kě）讓水和低分（fèn）子量溶質透過而高分子（zǐ）物質、膠（jiāo）體物（wù）質不能透過的高分子膜，從而達到（dào）分離的目（mù）的。超濾處（chù）理所用的（de）膜材料及裝置與反滲透（tòu）法相似，其分（fèn）離機理主要是篩分效應。在采用（yòng）超濾脫除膠體矽時，膜孔（kǒng）徑不宜超過100 nm，否則不能截留（liú）所有的膠體矽。有關試驗表明其工作壓力（lì）不宜超過7×104～7×105 Pa。

       超濾法（fǎ）沒有脫鹽能力，對溶解矽幾（jǐ）乎無脫除效果。

       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，發現這一方法（fǎ）對（duì）水中的所有膠態物質均有去除（chú）效果。浮（fú）選前先用1.0×10-3 mol/L的（de）Al(NO3)3調漿10 min。捕收（shōu）劑為月桂酸（suān）(濃度為25 mg/L)，起泡劑為乙醇(用量為2.5 mL/L)。除矽效（xiào）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（guī）的脫除率可達90%以（yǐ）上。另外，鋁鹽的添加（jiā）也（yě）是必不可少的，單獨的膠體矽無法（fǎ）浮（fú）選。Cassell認為微泡浮選成功的關鍵在於必（bì）須滿足以下三個條件：

       ①添加少量的電解質和調整pH值使膠體顆粒得以聚團；

       ②添加合適的捕收劑和起泡劑以形成合（hé）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

       電凝聚是利用電化學方法通過電（diàn）極反應產生金屬（shǔ）水合物凝聚劑，一定條（tiáo）件下可析出氣泡（pào），通過凝聚劑的吸附以實（shí）現（xiàn）聚沉，也可通過氣泡的（de）浮選來達到淨水（shuǐ）的（de）方法。電凝聚常用於離（lí）子交換、電滲析、反滲透除鹽之前，不（bú）僅可以有效脫除二氧化（huà）矽，而（ér）且能除（chú）濁、脫色，還能去除水中重金屬離子、藻（zǎo）類和細菌等，對去除（chú）水中的有機物質也有一定效果。

       有報（bào）道采用電凝聚對矽含量為44 mg/L(其（qí）中離子態的矽含量37.5 mg/L)的原水進行脫矽（guī）處理後，其出水矽（guī）含（hán）量可（kě）降至（zhì）大約1～2 mg/L的範圍內。另外也有（yǒu）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（xià）降至0.26 mg/L的報道。某公司引進的一套蒸汽鍋爐裝置（zhì），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（èr）氧化矽1～2 mg/L，處理後二氧化矽含量＜0.05 mg/L。

       在非深度（dù）除矽時，采用電凝聚法效果*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（huò）完全除矽時，電凝聚法會大幅度增加鋁和（hé）電能（néng）的消（xiāo）耗量，如（rú）含有二氧化（huà）矽40 mg/L的河水在電流密度2 mA/cm2時能完全除矽，但耗鋁（lǚ）量高（gāo）達50 g/m3，耗（hào）電量達0.6 kW.h/m3。

       離子交換脫矽

       將不同的離子（zǐ）交換床結合使用，不僅可以達到很（hěn）好的軟化和除鹽效果，而（ér）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（xì）統中，一級複床除鹽（yán）出水二氧化矽含量（liàng）可（kě）低於0.5 mg/L，再經混床處（chù）理，出水的矽含量（liàng）可以控（kòng）製在0.02 mg/L以下(依（yī）環境溫度的不同（tóng）在0.005～0.03 mg/L的範圍內波動)。我國電廠采用的離子交換除鹽係統可以將矽（guī）含量（liàng）由（yóu）給水3～10 mg/L降（jiàng）至出水為（wéi）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（měi）國紐約州電力煤氣公司所屬（shǔ）米利肯電站采用一（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（de）原水通過該係統的2台並聯強酸型陽離子樹脂交換器和2台並聯強堿型陰離子樹脂（zhī）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（lí）子樹脂處理（lǐ）後，出水全矽含量可降至0.007 mg/L。

       日本專利公布（bù）了一種以氫氟酸飽和的弱（ruò）堿性陰離子（zǐ）交換（huàn）樹脂除去水中矽酸（suān）的方法（fǎ）。將含有（yǒu）120 mg/L矽（guī）酸(以二（èr）氧化矽計)的水（shuǐ）通過該樹脂，出水中矽酸含量可降至1 mg/L以下。

       一般認為離子交換係統對於（yú）膠體矽無脫除能力，因而需在此前采用預處理（lǐ）和預脫鹽去（qù）除懸浮物質和膠體（tǐ）物質，以防止其汙染樹脂，降低處理係統的效率。

       阻垢劑抑製矽垢的形成（chéng）

       矽垢阻垢劑是在用水係（xì）統（tǒng）中添加化學藥劑以防止矽（guī）化合物從含有過飽和矽（guī）的水（shuǐ）溶液中析出（chū）的方（fāng）法。其主要作用表現在以下幾個方（fāng）麵：延遲沉澱（diàn）開（kāi）始成垢的時間，使沉澱在成垢之前就（jiù）隨流體排出（chū）係統（tǒng）之外；使沉澱以懸浮狀態存在，抑製其附著在管壁和設備上成垢；在一定的溫（wēn）度和壓力條件下，完全抑製矽垢的形成。

       近年來，國內外對矽垢的阻垢劑作了（le）大量的研究並提出了許多不同（tóng）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。阻垢劑總的發展趨向是向複合配方發展，而且要求（qiú）耐溫性能良好。雖然（rán）近10年（nián）來矽垢阻垢劑的試驗（yàn）室工作有了明顯進展，但還不能認為是突破性的，大多配方在實用性上還有（yǒu）待改進。

       其他的脫矽或抑（yì）垢（gòu）方法

       日（rì）本專利報道了一（yī）種在係統內連續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（zhì）備係統中用紫外線和臭氧聯合處理可以將膠體矽轉化為溶解矽（guī）而（ér）除去。美國專利發明了（le）用流態化的沙床作為晶核來沉積除去矽的方法。由（yóu）於以上方法在工業上尚未得到廣泛應用，在此不予詳述。

       總結

       總之，在工業用水（shuǐ）處理係統（tǒng）中，由於指標要求眾多（duō），對於矽化合物的處理不（bú）可（kě）能單獨進行，需綜合考慮給水（shuǐ）中各種懸浮物（wù）質，膠體物質（zhì）和溶解的有害氣體、離子的處理效果，以保證係統出水各項指標符合工業生產要求。一般而（ér）言，混凝處理的深度較低，很難（nán）將出水中矽化合物的含量降至1 mg/L以下。如果用水係統水質要求較高，則（zé）需（xū）在混凝作業後安排反滲透、電凝聚或（huò）離子交換作業（yè）以提高出水質量。具體的水處理工藝流（liú）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。