摘要：向聚硅酸中引入鋁鹽、鎂鹽、鋅鹽制得聚硅酸金屬鹽復(fù)合絮凝劑（PAZMSc），用紅外光譜研究了各成分間的相互作用，并對(duì)其絮凝性能進(jìn)行了考察。紅外光譜證實(shí)了PAZMSc 中部分鋁離子、鋅離子、鎂離子及水解絡(luò)合離子可與共存的聚硅酸起螯合反應(yīng)生成鋁鋅鎂硅聚合物，其絮凝性能高于聚硫酸鋁。

關(guān)鍵詞: 含硅多核無(wú)機(jī)高分子絮凝劑；相互作用；紅外光譜

聚硅酸鋁鋅鎂(PAZMSc)是在聚硅酸和傳統(tǒng)鋁鹽絮凝劑的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型復(fù)合型多核無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，該絮凝劑綜合了聚硅酸粘結(jié)聚集，吸附架橋效能強(qiáng)，鋁鹽電中和能強(qiáng)以及絮凝劑絮體大，脫色性能好等優(yōu)點(diǎn)，較目前在水處理中廣泛使用的單核聚合氯化鋁絮凝劑在脫色，濁度去除等方面都有更好的效果，因此可廣泛應(yīng)用于造紙、紡織印染、日用化工等水處理領(lǐng)域。本文用電子顯微鏡觀察了PAZMSc 結(jié)晶的形貌，用紅外光譜研究了鋁離子、鎂離子和鋅離子與聚硅酸等各成分間的相互作用，比較了PAZMSc 與其他絮凝劑的絮凝性能，以期為多核無(wú)機(jī)絮凝劑的進(jìn)一步開發(fā)提供依據(jù)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

試劑：Al2(SO4)3·18H2O、ZnSO4·7H2O、MgSO4·7H2O、H2SO4、NaOH（均為分析純），工業(yè)水玻璃（模數(shù)3.2）。儀器：PHS-3C 型酸度計(jì)、FA2204B 型電子天平、D25-2F 攪拌器、DK29826021 型真空干燥箱、VERTEX70型傅立葉紅外光譜儀、WGZ-100 濁度儀。

1.2 含硅多核無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的制備

取一定量的水玻璃用蒸餾水稀釋至一定濃度，用硫酸調(diào)節(jié)其pH 值，在指定溫度下聚合一定時(shí)間，然后按比例向制好的聚硅酸中分別加入硫酸鋁、硫酸鋅和硫酸鎂溶液，攪拌一定時(shí)間后陳化，即得含硅多核無(wú)機(jī)高分子絮凝劑。

1.3 絮凝實(shí)驗(yàn)

取200 mL 廢水置于燒杯中，加入一定量絮凝劑先快速攪拌6 min，再慢速攪拌3 min，靜置一定時(shí)間，取其上清液測(cè)濁度去除率。

1.4 形貌觀察方法

將陳化了2 d 的絮凝劑，滴到干凈的載玻片上(盡量薄) ，低溫( <60 ℃)干燥后用電子顯微鏡觀察并放大一定拍照。

1.5 含硅多核無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的紅外光譜研究將絮凝劑液體樣品置于烘箱中于60 ℃左右烘干，制得固體樣品。以KBr 作本底采用壓片法，用傅立葉紅外光譜儀測(cè)定，分辨率2 cm-1 掃描60 次，掃描范圍400～3 000 cm-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外譜圖分析

在PAZMSc 的IR 譜圖（圖1）上，1640 cm-1 處有一強(qiáng)吸收峰，證明PAZMSc 的主體結(jié)構(gòu)具有羥基絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)特征。一般文獻(xiàn)[1～3]認(rèn)為，在IR 譜圖上880 m-1左右處的吸收峰為聚合態(tài)Al-OH-Al 的彎曲振動(dòng)所致，是其聚合態(tài)的證明；在PAZMSc 的IR 譜圖上看到此峰，正好與此說(shuō)法相符，而1 048 cm-1 處的吸收峰則可能Al-OH、Zn-OH 和Mg-OH 吸收峰[4， 5]，1 642 cm-1處的吸收峰為H-O-H 水分子彎曲振動(dòng)吸收峰，920cm-1 處弱峰為Si-O-Zn 彎曲[6]，948 cm-1 處的吸收峰系Si-O-Al 間的彎曲振動(dòng)所致。在處理過(guò)程中正是由于Si-O-Al 的成鍵水解產(chǎn)生具有很強(qiáng)電中和能力的單核或含硅多核羥基絡(luò)合物，具有很強(qiáng)吸附架橋與網(wǎng)捕作用，導(dǎo)致水中膠體粒子迅速脫穩(wěn)，凝聚并吸附部分可溶雜質(zhì)共同沉淀[7]。在PAZMSc 譜圖上400～1 020 cm-1 有多個(gè)吸收峰，可能是在PAZMSc 中除Al-OH-Al 與Zn-OH-Zn 等吸收峰偶合作用外，還存在Al-OH 及Zn-OH 和Mg-OH 受鄰近基團(tuán)的影響導(dǎo)致其彎曲振動(dòng)發(fā)生一定的形變，部分地向低頻移動(dòng)產(chǎn)生的吸收峰圖2 是PAZMSc 的結(jié)晶形貌，從形貌上看，晶形像是緊密條狀機(jī)構(gòu)，不同于聚硅酸的圓形或者橢圓形[8]這可能是聚硅酸在硫酸鋁、硫酸鋅和硫酸鎂加入后，鋁離子、鋅離子、鎂離子及它們聚合絡(luò)離子被吸附、螯合在聚硅酸顆粒表面上或與聚硅酸中的Si-OH 配位結(jié)合，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化所致。