改性樹脂對高濃度硅酸的吸附去除

崔紅艷，李佳欣，呂 緯，杜 聰，韓 玨，白淑琴,2

(1.內蒙古大學生態與環境學院，呼和浩特 010021；2.長江師范學院綠色智慧環境學院，重慶 408100)

0 引 言

在水利用系統的設備內，結垢現象普遍存在。眾多種類的水垢中，屬硅垢(硅酸水垢)質地堅硬，不溶于普通酸堿，較難處理[1-2]。硅垢主要包括二氧化硅垢和硅酸鹽垢，pH值、溫度和礦化度的改變，都能導致無定形的硅酸分子脫水縮合成堅硬的二氧化硅晶體產生硅垢[3-5]。同時，溶解性的硅酸負離子與溶液中金屬離子結合生成硅酸鹽垢，沉積在管道和設備內壁，影響管道熱交換效率，導致設備不能正常運行，造成巨大的經濟損失[6-8]。

高濃度硅酸水溶液中，硅酸主要以可溶性硅酸、聚硅酸、硅膠體(直徑大于5 nm的聚硅酸)和二氧化硅(直徑大于0.45 μm)等形式存在[9]，當單硅酸濃度達到過飽和狀態，幾個硅酸分子會通過縮合脫水形成小于5 nm的高分子，即聚硅酸，聚硅酸繼續聚合，粒徑大于5 nm時變成硅膠體，再大到 0.45 μm變為二氧化硅垢[10-11]，水溶液中的聚硅酸之間也會聚合，這就大大加快了形成硅垢的速度。常見的防治硅垢的方法中，超濾法膜孔徑小于100 nm，主要截留膠體硅，對溶解硅幾乎無脫除效果[12-13]；陰離子交換樹脂去除水中的硅酸，優點是可以將硅酸含量降低到0.1 mg·L-1[14]，但由于硅酸根的交換能力較弱，所以極易受水中其他陰離子的影響，同時，陰離子交換樹脂只能去除溶液中的硅酸根離子，其他分子態的硅酸無法去除。聚硅酸是存在于單硅酸和硅膠體之間的一種形式，極不易去除，卻很容易聚合形成硅垢。……