環保水處理
在工業用水處理系統中，由於指標要求眾多，對於矽化合物的處理不可能單獨進行，需綜合考慮給水中各種懸浮物質，膠體物質和溶解的有害氣體、離子的處理效果，以保證系統出水各項指標符合工業生產要求。一般而言，混凝處理的深度較低，很難將出水中矽化合物的含量降至1 mg/L以下。如果用水系統水質要求較高，則需在混凝作業後安排反滲透、電凝聚或離子交換作業以提高出水質量。具體的水處理工藝流程需根據原水水質和不同工藝技術經濟指標的優劣來選定。為了幫助大家更好的瞭解，小編特別整理了以下內容，希望對大家有幫助！
混凝脫矽
混凝脫矽是利用某些金屬的氧化物或氫氧化物對矽的吸附或凝聚來達到脫矽目的的一種物理化學方法。這是一種非深度脫矽方法，一般的混凝+過濾可去除60%的膠體矽，混凝+澄清過濾可去除90%的膠體矽。
1 鎂劑脫矽
在實際的水處理過程中，常將鎂劑和石灰一起使用以保證脫矽效果。鎂劑脫矽的效果決定於：
①pH值：鎂劑脫矽的最佳pH值為10。1～10。3。為保證pH值，有必要在處理系統中加入石灰。石灰不僅有調節pH的功能，而且還可以除去部分二氧化矽、暫時硬度和二氧化碳等。
② 混凝劑的用量：採用鎂劑脫矽時，通常都加混凝劑。適當的混凝劑可以改善氧化鎂沉渣的性質，提高除矽效果。一般所用的混凝劑為鐵鹽，其新增量為0。2～0。35 mmol/L。
③ 水溫：提高水溫可以加速除矽過程，並使除矽效果提高。40 ℃時出水中殘留矽可達1 mg/L以下。
④ 水在澄清器中的停留時間：水溫為30 ℃時，實際停留時間應＞1 h，40 ℃時約為1 h，120 ℃時為20～30 min。
⑤ 原水水質：原水的硬度大時對鎂劑脫矽的效果有利。原水中矽化合物含量對鎂劑比耗（mgMgO/mgSiO2-3）有影響。鎂劑比耗隨原水矽化合物含量的增加而減少，隨水中膠體矽所佔比例的增加而增加，一般在5～20範圍內。
2 鋁鹽脫矽
決定鋁鹽脫除溶解矽效果的主要條件有：
① 溫度：鋁鹽除矽的最適宜溫度為20 ℃。
② 接觸時間：在鋁鹽與含矽水接觸30 min後，大多數的矽可被吸附脫除。
③pH值：最適宜的pH值範圍為8～9。
④ 鋁鹽的結晶狀態和物理性質：鋁鹽沉澱物如果在溶液之外生成，尤其是經過乾燥後，其脫矽效果將大為減弱，而鋁鹽的結晶狀態對二氧化矽脫除效果的影響為：AlO（OH）＞Al2O3·3H2O＞Al（OH）3。鋁鹽脫除膠體矽的最佳pH範圍為4。1～4。7，大約40 mol膠體矽僅需1 mol鋁鹽即可。
3 鐵鹽脫矽
氫氧化鐵能夠吸附溶解矽，一般認為其最有效的pH值為9，且無定形氫氧化鐵比其晶形的吸附效果更佳。去除1 mg二氧化矽需要硫酸鐵10～20 mg。在常溫時，以鐵鹽作絮凝劑對含矽水進行處理後，可使水中殘餘溶解矽含量降至3～5 mg/L。據報道，在水中加入適量的三氯化鐵、鋁酸鈉和氧化鈣處理含矽20 mg/L的水，矽的去除率也可達70%～80%。
4 石灰脫矽
採用熟石灰處理原水，於40 ℃下在除去暫時硬度和二氧化碳的同時，還可以除去部分二氧化矽，水中殘留矽含量可降到30%～35%。
在110～115 ℃的溫度下采用消石灰對福建煉油廠鍋爐給水進行除矽預處理，由於生成CaSiO3沉澱的緣故，矽去除率可達80%。
近年來，水的混凝處理技術在兩個方面有了較大進展。一方面是注重混凝劑的復配使用，透過藥劑的協同效應以求得最佳的混凝沉澱效果。另一方面是一些無機高分子混凝劑，如聚鐵、聚鋁三號等開發成功並已投入工業應用。這些無機高分子混凝劑具有適用範圍廣和價格低的特點，與傳統的鋁鹽和鐵鹽相比，它們免除了水解和聚合反應，不僅可以加快混凝過程，而且還減輕了許多影響混凝效果因素的干擾，脫除矽的效果比較穩定。
反滲透脫矽
反滲透是自然現象滲透的逆過程。反滲透可以脫除膠體矽和溶解矽，適於淨化鍋爐補給水，回收部分冷卻塔排汙水，以及製取超純水。另據資料，反滲透法的總除鹽效率可達93%，SiO2可脫除80%。日本專利報道，對矽含量為5～20 mg/L的混合水，以滲透膜處理後，其出水矽含量可降至1 mg/L以下。
80年代以來，反滲透已成為鍋爐補給水的一種重要處理方法，常用於離子交換系統之前對給水進行預脫鹽，以減輕離子交換系統的負擔。
超濾脫除膠體矽
超濾與反滲透法一樣是以壓力差為推動力，將欲處理水在一定壓力作用下經過一個可讓水和低分子量溶質透過而高分子物質、膠體物質不能透過的高分子膜，從而達到分離的目的。超濾處理所用的膜材料及裝置與反滲透法相似，其分離機理主要是篩分效應。在採用超濾脫除膠體矽時，膜孔徑不宜超過100 nm，否則不能截留所有的膠體矽。有關試驗表明其工作壓力不宜超過7×104～7×105 Pa。
超濾法沒有脫鹽能力，對溶解矽幾乎無脫除效果。
氣浮脫除膠體矽
Cassell等採用微泡浮選的方法進行了水處理研究，發現這一方法對水中的所有膠態物質均有去除效果。浮選前先用1。0×10-3 mol/L的Al（NO3）3調漿10 min。捕收劑為月桂酸（濃度為25 mg/L），起泡劑為乙醇（用量為2。5 mL/L）。除矽效果與pH值緊密相關，在pH為8～11的範圍內，經浮選5 min後，膠體矽的脫除率可達90%以上。另外，鋁鹽的新增也是必不可少的，單獨的膠體矽無法浮選。Cassell認為微泡浮選成功的關鍵在於必須滿足以下三個條件：
①新增少量的電解質和調整pH值使膠體顆粒得以聚團；
②新增合適的捕收劑和起泡劑以形成合乎要求的泡沫層；
③氣泡直徑必須在 40～60 μm以下。
電凝聚脫矽
電凝聚是利用電化學方法透過電極反應產生金屬水合物凝聚劑，一定條件下可析出氣泡，透過凝聚劑的吸附以實現聚沉，也可透過氣泡的浮選來達到淨水的方法。電凝聚常用於離子交換、電滲析、反滲透除鹽之前，不僅可以有效脫除二氧化矽，而且能除濁、脫色，還能去除水中重金屬離子、藻類和細菌等，對去除水中的有機物質也有一定效果。
有報道採用電凝聚對矽含量為44 mg/L（其中離子態的矽含量37。5 mg/L）的原水進行脫矽處理後，其出水矽含量可降至大約1～2 mg/L的範圍內。另外也有用電凝聚除矽，使矽酸總量由19。2 mg/L下降至1。37 mg/L，膠態矽酸由3。9 mg/L下降至0。26 mg/L的報道。某公司引進的一套蒸汽鍋爐裝置，其中的水處理工藝採用電凝聚除矽，原水溶解態二氧化矽5。5 mg/L，膠體態二氧化矽1～2 mg/L，處理後二氧化矽含量＜0。05 mg/L。
在非深度除矽時，採用電凝聚法效果最為明顯。在鋁和電能消耗量不大的情況下，可使水中的二氧化矽含量降低60%～80%。在深度或完全除矽時，電凝聚法會大幅度增加鋁和電能的消耗量，如含有二氧化矽40 mg/L的河水在電流密度2 mA/cm2時能完全除矽，但耗鋁量高達50 g/m3，耗電量達0。6 kW。h/m3。
離子交換脫矽
將不同的離子交換床結合使用，不僅可以達到很好的軟化和除鹽效果，而且也可以深度除矽，具有很高的處理深度。
在離子交換系統中，一級復床除鹽出水二氧化矽含量可低於0。5 mg/L，再經混床處理，出水的矽含量可以控制在0。02 mg/L以下（依環境溫度的不同在0。005～0。03 mg/L的範圍內波動）。我國電廠採用的離子交換除鹽系統可以將矽含量由給水3～10 mg/L降至出水為0。005～0。08 mg/L。其指標依原水性質和處理系統的特點而定。
美國紐約州電力煤氣公司所屬米利肯電站採用一種可移動式水處理系統，使全矽含量為3。47 mg/L（溶解矽為1。04 mg/L，膠體矽為2。43 mg/L）的原水透過該系統的2臺並聯強酸型陽離子樹脂交換器和2臺並聯強鹼型陰離子樹脂交換器，出水中全矽含量降為0。029 mg/L，膠體矽為0，再經大孔陰離子樹脂處理後，出水全矽含量可降至0。007 mg/L。
日本專利公佈了一種以氫氟酸飽和的弱鹼性陰離子交換樹脂除去水中矽酸的方法。將含有120 mg/L矽酸（以二氧化矽計）的水透過該樹脂，出水中矽酸含量可降至1 mg/L以下。
一般認為離子交換系統對於膠體矽無脫除能力，因而需在此前採用預處理和預脫鹽去除懸浮物質和膠體物質，以防止其汙染樹脂，降低處理系統的效率。
阻垢劑抑制矽垢的形成
矽垢阻垢劑是在用水系統中新增化學藥劑以防止矽化合物從含有過飽和矽的水溶液中析出的方法。其主要作用表現在以下幾個方面：延遲沉澱開始成垢的時間，使沉澱在成垢之前就隨流體排出系統之外；使沉澱以懸浮狀態存在，抑制其附著在管壁和裝置上成垢；在一定的溫度和壓力條件下，完全抑制矽垢的形成。
近年來，國內外對矽垢的阻垢劑作了大量的研究並提出了許多不同的配方，其主要的藥劑組分基本上仍未超出現今使用的範圍。阻垢劑總的發展趨向是向複合配方發展，而且要求耐溫效能良好。雖然近10年來矽垢阻垢劑的試驗室工作有了明顯進展，但還不能認為是突破性的，大多配方在實用性上還有待改進。