目前，水處理的主要方法包括吸附、過濾、膜 分離、生物處理、絮凝沉澱等。其中，絮凝法具有 操作簡單而有效的優點，成為水處理的重要手段m。 在給水與廢水處理中，絮凝技術得到廣泛的應 用，其中最關鍵的是絮凝劑的開發。我國目前使 用的絮凝劑主要有無機、有機、微生物和複合四 大類[2]。
自從20世紀60年代，聚合氯化鋁（PAC)問 世以來，以其優於傳統無機絮凝劑如硫酸鋁、氯 化鐵的性能而得到廣泛應用，隨之發展了一係列 改進品種，如聚合氯化鋁鐵、聚合矽酸鋁鐵、聚合 矽酸鋅鐵等。但是，它們的相對分子質量和粒度 大小以及絮凝、架橋能力仍比有機絮凝劑差。因 此，將無機、有機絮凝劑各自優勢結合的複合絮 凝劑應運而生[3]。
劉明華等以鐵鹽和鋁鹽及有機胺等為原料， 研製出一種兩性複合絮凝劑F-1。該絮凝劑在用 量為300 mol.L-1時，對製藥廢水COD、SS、色度 的去除率分別達到了 69.7%、96.4%、87.5%，性能 明顯優於PAM、PAC等單一絮凝劑[4]。湯心虎等用 無機高分子絮凝劑AF2GO與陰離子PAM複合 後處理活性豔紅K-2BP廢水，當投加量為750 mol.L -1時，脫色率達99%，上清液基本無色[5]。總 之，無機-有機複合絮凝劑改善了上述單一絮凝 劑的不足，強化了電中和、吸附架橋等絮凝性能， 提高了絮凝效率。
本文以聚合矽酸鋅和聚合丙烯酰胺物理複 合，製備有機-無機複合絮凝劑，通過模擬水樣和 幾種廢水的絮凝實驗，考察了製備條件和絮凝性 能，旨在為該種新型水處理劑的工業應用提供理 論依據和技術支持。
1實驗部分
1.1試劑及儀器
BS224S電子天平（北京塞多利斯儀器係統有 限公司）；HJ-1型磁力攪拌器（上海浦東榮豐科學 儀器有限公司）;VIS-721分光光度計（北京第二 光學儀器廠）;PHS-3C精密pH計(上海雷磁儀器 廠）；HJ-1型磁力加熱攪拌器（鞏義市英峪予華儀 器廠）。
ZnS〇4• 7H2〇 (分析純，北京化學試劑三廠）； Na2Si〇3_9H〇(分析純，天津市福晨化學試劑廠）； H2S〇4(分析純，天津市華東試劑廠）；高嶺土（國藥 集團化學試劑有限公司）；聚丙烯酰胺（分析純， 天津市科密歐試劑有限公司）；去離子水（自製）； 印染廢水（許昌陽光印染廠）；油脂廢水（許昌植 物油廠）；煙草廢水（河南中煙許昌煙草薄片公 司）；化工廢水(河南豫辰精細化工有限公司）。
1.2絮凝劑的配製
聚丙烯酰胺(PAM)絮凝劑：稱取1 g聚丙烯 酰胺加人蒸餾水至200 mL，攪拌溶解，配製成質 量濃度為5 mg.mL-1的溶液問。
聚矽酸鋅(PSZ)絮凝劑：分別稱取11.37 g的 Na2Si〇3.9H〇和20.7 g ZnS〇4於兩個燒杯中加水 溶解，然後在磁力攪拌的條件下向矽酸鈉溶液中 加人20%的硫酸溶液至pH = 5.0,控製反應時間 進行聚合，便得到活化矽酸，當聚合到一定程度 (呈現淡藍色）時，加人硫酸鋅溶液，攪拌均勻後 放置熟化30 min171。
聚丙烯酰胺-聚矽酸鋅複合絮凝劑：取一定 量的已製成的聚丙烯酰胺溶液，向其中加人一定 量的聚矽酸鋅，攪拌均勻，放置熟化1 h，就得到 了預定複配比例的複合絮凝劑[M]。
1.3模擬水樣的配製
稱取一定量的已研磨過的高嶺土，在快速攪 拌下加人到盛有一定量V(自來水)/ V(蒸餾水）=1 的燒杯中，調節pH值，配製成1/800的高嶺土模 擬水樣。
1.4絮凝實驗
由於膠體顆粒對光會發生散射，不同濃度的 膠體會產生不同的吸光度，且在一定範圍內，吸 光度與濃度（濁度）呈正比關係，利用此原理測定 濁度，並折算出脫色率[5]。
量取高嶺土模擬水樣或真實工業廢水水樣 於燒杯中，調節至所需pH值，加人一定量的絮凝 劑，在轉速為220 r.min-1下攪拌20 s，靜置20 min，在距液麵2~3 cm處吸取澄清液，用分光光 度計測定上清液吸光率值，然後用下式計算脫色
率(Decoloring ratio)。
Decoloring ratio = 100% x (A〇-A )/A0 式中A為投加絮凝劑後水樣澄清液的吸光 度，A〇為未投加絮凝劑時水樣的吸光度。
2結果與討論
2.1聚丙烯酰胺絮凝劑對模擬水樣的絮凝效果
2.1.1pH值對模擬水樣脫色率的影響
取100 mL模擬水樣，調節至一定的pH值， 加人0.17 mL聚丙烯酰胺絮凝劑，快速攪拌20 s， 靜置20 min，在距液麵2~3 cm處吸取澄清液，測 其吸光度並計算脫色率。
由圖1可以看出，當pH值在8左右時，聚丙 烯酰胺絮凝劑對模擬水樣的處理效果最好，脫色 率為87.66%。當pH繼續增大時，聚丙烯酰胺中 酰胺基活性降低導致絮凝效果明顯降低。
2.1.2絮凝劑投加量對模擬水樣脫色率的影響
分別量取100 mL高嶺土模擬水樣於6個 150 mL燒杯中，調節pH值後，依次加人0、0.14、 0.17、0.20、0.23和0.26 mL的聚丙烯酰胺絮凝劑， 在轉速為200 r.min-1條件下攪拌20 s，靜置20 min，在距液麵2~3 cm處吸取澄清液，測其吸光 度並計算脫色率。
從圖2中不同pH下投加量對模擬水樣脫色 率的影響可看出，絮凝劑的投加量在0.14~0.17 mL之間時，隨著絮凝劑投加量的增加，脫色率明 顯增大，當投加量為0.17 mL時，脫色率達到最大 (87.66%)，此時絮凝效果最好。當絮凝劑投加量 繼續增加時，效果明顯降低，主要是因為絮凝劑
增多也導致pH值增加，使溶液重新變成穩定的 膠體所致。同時，隨著pH值的增加，絮凝效果變 化更加明顯，即絮凝效果降低較快。說明pH值增 大均可導致絮凝效果降低。
2.1聚矽酸鋅絮凝劑對模擬水樣的絮凝效果 2.2.1 pH值對模擬水樣脫色率的影響
取100 mL高嶺土模擬水樣，調節至一定的 pH值，加人4 mL聚矽酸鋅絮凝劑，在200 • min-1 攪拌20 s，靜置20 min，在距液麵2~3 cm處吸取 澄清液，測其吸光度並計算脫色率，結果見圖3。
由圖3可以看出，隨著pH的升高，脫色率逐 漸上升，當pH達到10左右時，脫色率達到最大 為89.78%，絮凝效果最好（pH = 9時，脫色率= 88.95%)。當pH繼續上升時，絮凝劑活性減弱，絮 凝效果降低。
圖4不同pH下投加量與模擬水樣脫色率的關係
2.2.2不同pH下絮凝劑投加量對模擬水樣脫色 率的影響
分別量取100 mL模擬水樣置於6個150 mL 燒杯中，調節pH值後，依次加人0、1、2、3、4和5 mL的聚矽酸鋅絮凝劑，在轉速為下 攬摔20 s,靜置20 min,在距液麵2~3 cm處吸取 澄清液，測其吸光度並計算脫色率。
由圖4可以看出，當聚矽酸鋅絮凝劑的投加 量為4 mL、pH =9時，對模擬水樣的處理效果最 好，脫色率為88.95%(結果與圖3結果一致）。繼 續增加絮凝劑的投加量，絮凝劑重新變成穩定的 膠體則絮凝效果變差。
2.3聚丙烯酰胺-聚矽酸鋅複合絮凝劑對模擬水 樣的絮凝效果
2.3.1pH值對模擬水樣脫色率的影響
取200 mL模擬水樣，調節pH值，加人複配 比例為F(PAM)/F(PSZ) = 1的複合絮凝劑0.12 mL， 快速攪拌20 s，靜置20 min，在距液麵2~3 cm處 吸取澄清液，測其吸光度並計算脫色率。
由圖5可以看出，當pH在8左右時，複合絮 凝劑對模擬水樣的絮凝效果最好，脫色率達到最 大為91.2%。模擬水樣的pH在7~11這個範圍 時，pH的改變對絮凝效果的影響不大，複合絮凝 劑受pH的影響較小，適用的pH範圍較寬。
2.3.2不同複配比例下絮凝劑投加量對模擬水樣 脫色率的影響
取一定量的聚丙烯酰胺溶液和聚矽酸鋅溶 液於燒杯中，攪拌均勻，熟化1 h。配製成V(PAM)/ V (PSZ) = 0.5、1、2、4的4種不同複配比例的複合
絮凝劑。然後，分別量取100 mL模擬水樣置於6 個150 mL燒杯中，調節pH值後，依次加人0、 0.08、0.10、0.12、0.14 和 0.16 mL 的複合絮凝劑，在
轉速為200 r.min-1下攬摔20 s，靜置20 min，在 距液麵2~3 cm處吸取澄清液，測其吸光度並計 算脫色，結果見圖6。
由圖6可以看出，當複合絮凝劑的複配比例 為 V(PAM)/V(PSZ) = 1.0,投加量為 0.10 mL 時，對 模擬水樣的處理效果最佳(脫色率達91.2%)。
從上述三種絮凝劑的絮凝效果來看，PAM- PSZ複合絮凝劑的絮凝效果要優於PAM和PSZ， 且用量較少，說明絮凝劑複合後協同增效，提高 了絮凝性能。
2.4三種絮凝劑對廢水水樣的絮凝效果
圖7給出了三種絮凝劑應用於印染廢水、油 脂廢水、煙草廢水、化工廢水的脫色處理結果。聚 丙烯酰胺和聚矽酸鋅對四種廢水的脫色率基本 保持在77%左右，而聚丙烯酰胺-聚矽酸鋅複合 絮凝劑的脫色率則均提高到80%以上。說明複合 絮凝劑比單一組分的絮凝劑效果要好，這顯然是 兩種單一絮凝劑複合後發生了協同作用的緣故。
3結論
(1)聚丙烯酰胺絮凝劑在投加量為0.17 mL、 水樣pH在8左右時，對高嶺土模擬水樣的絮凝 效果最好，脫色率達到87.66%。
(2)聚矽酸鋅絮凝劑在投加量為4 mL、水樣 pH在10左右時，對高嶺土模擬水樣的絮凝效果 最好，脫色率為89.78%。
(3)聚丙烯酰胺-聚矽酸鋅複合絮凝劑在複配 比例為V(PAM)/V(PSZ) = 1、投加量為0.10 mL、水 樣pH在8左右時，對高嶺土模擬水樣的絮凝效 果最好，脫色率為91.2%，而且，在中性和喊性範 圍內，這種複合絮凝劑受pH影響較小，pH的適 用範圍較寬。
(4)對比以上3種絮凝劑，聚丙烯酰胺-聚矽 酸鋅複合絮凝劑的投加量小，對模擬水樣的處理 效果較好，pH適用範圍較寬。
(5)上述三種絮凝劑應用於印染廢水、油脂廢 水、煙草廢水、化工廢水的脫色處理結果表明，聚 丙烯酰胺-聚矽酸鋅複合絮凝劑的脫色率均比單 一絮凝劑要高，說明單一絮凝劑複合後發生了協 同作用，具有進一步開發和推廣的前景。