2.2.5 絮凝 

　　取洗煤废水

100 mL，加入絮凝剂量 1 mL，磁力搅拌，以 200 r/min 的速度搅拌 3 min，

再改为

60 r/min 搅拌 10 min，静置过夜。观察絮凝效果，并取上层清液，测其 COD 数值。 

　　

3 结果分析 

　　

3.1 粉煤灰化学成分研究 

　　粉煤灰是一种火山灰质材料，来源于煤中无机组分，而煤中无机组分以粘土矿物为主
另外有少量黄铁矿、方解石、石英等。因此粉煤灰化学成分以

SiO2 和 A12O3 为主（SiO2 含

量

48%左右，A12O3 含量 27%左右），其他成分为 Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SO3 及

未燃尽有机质。不同来源的煤和不同燃烧条件下产生的粉煤灰，其化学成分差别很大。

 

　　课题组所用粉煤灰取自乌海神华煤焦化厂，由内蒙古自治区煤田地质局科研所进行化
学分析，检测报告见表

1。 

　　由表

1 数据可知，本课题组所用之粉煤灰中含有及其丰富的 SiO2 和 A12O3 成分，这

为聚硅酸铝絮凝剂的合成提供了必要的前提条件。其中虽然也含有一定量的

Fe2O3，但是含

量较少，说明依据本文实验方案合成的絮凝剂主要成分为聚硅酸铝，次要成分为少量的聚
硅酸铝铁。

 

　　

3.2 正交实验条件优化 

　　

3.2.1 正交实验条件的确定 

　　本文探索了合成絮凝剂所需实验条件，包括碱熔所需

Na2CO3 用量，酸浸所需 HCl 用

量，以及聚合所需的

pH 值环境。通过正交实验得出制备絮凝剂的最佳反应条件。实验中以

COD 作为考查指标，实验因素分别为 Na2CO3 用量、HCl 用量以及聚合所需 pH 值，每个因
素考察三个水平，正交实验因素与水平的选取及实验结果分别见表

2 和表 3。 

　　

3.2.2 正交实验分析 

　　根据表

2 数据设计 L9（33）正交实验表并进行正交实验，设计方案及结果见表 3 和图

1 。 通 过 表 中 数 据 分 析 可 得 ， 极 差 值 （ D ） 相 差 较 大 ， 由 大 到 小 的 顺 序 是 ：
69.33>17.76>8.88，即影响影响絮凝剂合成效果由主到次的顺序：C>B>A。其中 pH 值是影
响絮凝剂聚合效果最主要的因素。

 

　　

1）pH 值的影响。 

　　根据表

3 中第 3 列数据所得 COD 数值，对 pH 值作图得图 1a。由图 1a 可知，pH 值较小，

在强酸性条件下聚合而成的絮凝剂使得水中的

COD 值急剧升高，而在接近于中性条件下合

成的絮凝剂又无絮凝效果，由此确定合成聚硅酸铝絮凝剂聚合阶段

pH 值为 3。 　　2）HCl

用量的影响。

 

　　根据表

3 中第 2 列数据所得 COD 数值，对 HCl 用量作图得图 1b。由图 1b 知道，随着

HCl 用量的增多，絮凝水的 COD 值先降低后增大。表明，HCl 用量较少时，虽然与 Al2O3
理论反应含量接近，但是液相交换反应不完全，因粉煤灰中含有的少量

Fe2O3 在酸浸时也

消耗

HCl，故反应中 HCl 可适当过量。如果 HCl 过量太多，Al3+被完全提取并形成胶体，

使得体系粘稠，反应过程中的传质和传热效果明显下降，另外大量液态酸的加入也对体系
起到稀释作用，使得絮凝剂的浓度下降，因此决定

HCl 用量为 nHCl：nAl2O3=4：1。 

　　

3）Na2CO3 用量的影响。 

　　根据表

3 中第 1 列数据所得 COD 数值，对 Na2CO3 用量作图得图 1c。由图 1c 可见，

Na2CO3 用量较少时，体系中的 Si 不能完全被置换，存在剩余，从而制得的絮凝剂絮凝效
果不理想，随着

Na2CO3 用量的增多，絮凝水的 COD 值明显下降了，但是 Na2CO3 用量过

多时，灼烧过程中会出现黄绿色严重板结，而且坚硬，难以研磨，不利于反应的继续进行。
因而选择

Na2CO3 用量为 nNa2CO3：nSiO2=0.7：1。 

　　综合上述正交实验的结果分析，最后确定本次实验最佳的实验条件是

Na2CO3 用量按