活化硅酸的制取和保存

黄正杰 张 楠

(浙江大学建筑设计研究院，浙江杭州 310028)

0 引言

活化硅酸作为助凝剂在给水处理中应用已有几十年的历史，在强化低温水的混凝、提高除浊效率、降低混凝剂的用量等方面效果显著，在给水处理领域具有很好的应用空间。但由于配制时易凝胶化、保存期短等缺点，限制了它的广泛使用。本研究的目的即在于寻求活化硅酸制备合适条件及长时间保存的方法，以期为广泛应用活化硅酸助凝提供有益的参考。

1 活化硅酸活化及助凝机理

通常采用水玻璃为原料经加酸活化制取活化硅酸，水玻璃的主要成分是硅酸钠。在水玻璃原液中，硅酸钠能水解，其反应如下:

平衡时，溶液中存在三种物质:1)硅酸钠，保持原状;2)氢氧化钠;3)游离的二氧化硅(以硅酸的形式存在)。此时溶液pH值较高，一般在12～13之间，而游离的二氧化硅不多。加酸活化后，部分硅酸钠与酸发生如下反应(以硫酸为例):

而其余的硅酸钠仍处于水解平衡状态。综合考虑式(1)、式(2)，活化硅酸溶液中除了中性的Na2SO4外，仍有硅酸钠水溶液中的三种物质。但其中的 NaOH因部分被 H2SO4中和，所余NaOH仅是部分硅酸钠水解产生的。故溶液pH值比硅酸钠溶液有所降低。同时，游离出来的SiO2(以硅酸的形式存在)会发生聚合作用，从而形成硅酸高分子。

戴安邦［1］教授认为，在中性、碱性介质中，活化硅酸的聚合作用主要发生在硅酸中性分子和负一价硅酸离子之间，反应生成的二聚硅酸属于中性分子，其中一部分可与OH－继续反应生成的负一价二聚硅酸离子，而负一价二聚硅酸离子又可进一步与二聚硅酸分子或硅酸分子继续聚合，如此进行下去直至溶液全部形成凝胶。……