偏铝酸钠除硅技术：反应机理、工艺优化与工业应用效果深度解析

偏铝酸钠除硅技术：反应机理、工艺优化与工业应用效果深度解析

一、反应原理：胶体网捕与化学沉淀的协同作用

1.偏铝酸钠（NaAlO?）除硅的核心机理是水解生成高活性氢氧化铝胶体，通过吸附-沉淀-共结晶三步实现硅的高效去除：

水解反应：NaAlO2+2H2O→Al(OH)3↓+NaOH

生成的Al(OH)?胶体具有巨大比表面积和正电荷，可吸附带负电的硅酸根（SiO???或H?SiO?）。

共沉淀反应：

硅酸根与铝离子结合生成水合铝硅酸钠（Na?O·Al?O?·xSiO?·nH?O），形成稳定难溶沉淀。

协同混凝：

投加聚合氯化铝（PAC）或聚丙烯酰胺（PAM）可增强絮凝效果，形成大颗粒矾花，加速沉淀分离。

二、反应条件

1.pH值：最佳范围为8.0-8.5，需通过盐酸或硫酸调节。

pH＜8时，Al(OH)?胶体生成不足，吸附能力下降；

pH＞9时，硅酸根电离度增加，易形成可溶性硅酸钠，导致复溶风险。

2.温度：常温（20-25℃）即可高效反应，升温至40℃可缩短反应时间，但需考虑能耗。

3.反应时间：30分钟即可完成90%以上硅去除，延长至1小时可提升至99%。

 

4.最佳水质：低硬度（Ca??+Mg??＜100mg/L）：避免与钙镁竞争吸附；

5.兼容性：对TDS（总溶解固体）无负面影响，尤其适合高盐废水（如电镀、光伏行业）。

三、投加量计算

1.理论投加比：偏铝酸钠与SiO?的质量比为2:1（即去除1mg SiO?需2mg NaAlO?）。

2.实际投加量：根据水质波动调整，一般控制在1.5-2.5:1：

（1）低硅水质（SiO?＜50mg/L）：按2:1投加；

（2）高硅水质（SiO?＞100mg/L）：可降至1.5:1，并通过混凝剂优化絮凝效率。

四、产水指标与运行效果

硅去除率：常规条件下可达95%-99%，处理后水中SiO?可稳定在5-15mg/L，适合反渗透、蒸发结晶等高要求场景。

副产物控制：铝离子残留＜1mg/L，避免后续膜污染；

污泥量仅为镁剂法的1/3-1/2，降低固废处置成本。

五、技术优势总结

1.高效性：对比镁剂法（pH 10-11，投加量5-20:1），偏铝酸钠药剂消耗量减少60%，运行成本降低40%。

2.环保性：无重金属引入，污泥毒性低，符合绿色生产趋势。

总结：无论是镁剂除硅还是偏铝酸钠除硅生成的微小悬浮物，传统去除方法为高密池沉淀，需要投加混凝剂和PAM，并且会出现浮泥现象，出水水质不稳定。应用ePTFE微滤膜替代絮凝池+高密池+超滤池，可以降低投资、减少药耗，且出水稳定