聚硅硫酸鋁(PASS)成分分析

聚硅硫酸鋁(PASS)成分分析技術與應用實踐

引言

聚硅硫酸鋁(PASS)作為一種新型無機高分子絮凝劑，憑借其優異的混凝性能和環境友好特性，在水處理領域得到廣泛應用。其核心優勢在于硅鋁復合結構帶來的協同作用，能夠高效去除水中懸浮顆粒物、膠體及有機物。隨著環保要求的不斷提升，PASS的質量控制成為確保水處理效果的關鍵環節。本文參考聚硫酸鋁標準(HG/T 5000-2016)，結合X射線熒光光譜(XRF)等先進檢測技術，系統闡述PASS的成分分析方法、技術參數、標準要求及典型應用案例，為行業提供規范化檢測參考。

檢測原理與核心方法

1. 硅鋁比測定(X射線熒光光譜法，XRF)

PASS中硅(Si)與鋁(Al)的摩爾比是決定其絮凝活性的關鍵參數。采用X射線熒光光譜法實現硅鋁元素的快速同步測定，原理如下：

技術原理：當樣品受到X射線激發時，硅、鋁原子的內層電子發生躍遷，釋放特征熒光X射線，其強度與元素含量成正比。通過測定Si Kα(1.74 keV)和Al Kα(1.49 keV)特征譜線強度，結合標準曲線計算元素含量比。

關鍵步驟：

樣品制備：將液體PASS樣品在105℃烘干至恒重，研磨過200目篩，壓制成直徑30mm的薄片;

儀器校準：采用硅酸鹽-鋁酸鹽標準樣品(如NIST SRM 620)建立校準曲線;

光譜采集：在真空環境下，管電壓40kV，管電流50mA，每個樣品掃描120s;

數據處理：采用基本參數法(FP法)校正基體效應，計算硅鋁摩爾比。

2. 氧化鋁含量測定(EDTA滴定法)

參考HG/T 5000-2016《水處理劑 聚硫酸鋁》，采用EDTA絡合滴定法測定總鋁含量：

反應原理：在pH 3.5~4.0的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液中，Al3?與EDTA形成穩定絡合物：

Al3? + H?Y2? → AlY? + 2H?

以二甲酚橙為指示劑，終點由紫紅色變為亮黃色。

操作要點：

樣品消解：稱取2.000g固體PASS，用鹽酸(1+1)溶解并定容至250mL;

干擾消除：加入10mL 10%三乙醇胺溶液掩蔽Fe3?、Ca2?等干擾離子;

滴定過程：用0.05mol/L EDTA標準溶液滴定，平行測定3次，相對偏差≤2%。

技術參數與標準要求

結合聚硫酸鋁行業標準及PASS特性，核心技術參數如下表所示：

關鍵說明：

硅鋁比需嚴格控制在0.1~0.5范圍內，過高會導致產品穩定性下降，過低則無法發揮硅的協同作用;

鹽基度較傳統聚鋁低，這是由于硅酸根的引入降低了羥基化程度，需通過工藝優化平衡穩定性與混凝活性。

應用案例分析

案例1：市政污水處理廠深度處理

某市政污水處理廠采用"混凝-沉淀-過濾"工藝處理二級出水，原水COD 65mg/L，SS 25mg/L。選用PASS作為深度處理絮凝劑，檢測關鍵指標：

硅鋁比0.32.Al?O?含量9.2%，鹽基度8.5%;

處理效果：投加量30mg/L時，COD去除率達42%，SS降至5mg/L，出水滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準，污泥產量較傳統PAC減少15%。

案例2：高濁度礦井水處理

某煤礦礦井水濁度高達3000 NTU，含有煤粉及Fe2?(5.8mg/L)。采用PASS與PAM聯用處理，檢測數據：

硅鋁比0.45.水不溶物0.2%，pH 3.2;

處理效果：PASS投加量60mg/L，PAM 0.5mg/L，出水濁度降至3 NTU，Fe2?去除率99%，達到《煤炭工業污染物排放標準》(GB 20426-2006)，處理成本較硫酸鋁降低22%。

檢測常見問題與解決方案

XRF測定硅鋁比偏差

原因：樣品均勻性差，存在局部富集;

解決：采用冷凍干燥代替烘箱烘干，研磨時間延長至15分鐘，確保粒徑≤75μm。

鹽基度測定結果異常

原因：硅酸根與氫離子結合，干擾酸堿滴定;

解決：在樣品中加入5mL 10%氟化鉀溶液掩蔽硅酸根，消除負干擾。

產品穩定性問題

現象：儲存過程中出現分層;

控制：生產中控制SiO?濃度≤2.0%，成品pH控制在3.03.5.儲存溫度535℃。

結論與展望

PASS的成分分析需重點關注硅鋁比、氧化鋁含量等核心指標，XRF法與EDTA滴定法的聯用可實現快速準確檢測。實際應用中，需根據水質特性優化硅鋁比例，在市政污水、工業廢水處理中展現出高效低耗的優勢。未來，隨著檢測技術的發展，激光誘導擊穿光譜(LIBS)等原位分析技術有望實現PASS生產過程的實時監控，進一步提升產品質量穩定性。行業標準的完善將推動PASS在飲用水處理等更高要求領域的應用，為水環境治理提供更優質的材料選擇。

參考文獻

HG/T 5000-2016 《水處理劑 聚硫酸鋁》

GB/T 3049-2006 《工業用化工產品 鐵含量測定的通用方法 1.10-菲啰啉分光光度法》

王鵬等, "聚硅硫酸鋁絮凝劑的制備及性能研究", 《環境工程學報》,

2022. 16(3): 892-9XX.