聚硅硫酸铝（PASS）成分分析

聚硅硫酸铝(PASS)成分分析

聚硅硫酸铝(PASS)成分分析技术与应用实践

引言

聚硅硫酸铝(PASS)作为一种新型无机高分子絮凝剂，凭借其优异的混凝性能和环境友好特性，在水处理领域得到广泛应用。其核心优势在于硅铝复合结构带来的协同作用，能够高效去除水中悬浮颗粒物、胶体及有机物。随着环保要求的不断提升，PASS的质量控制成为确保水处理效果的关键环节。本文参考聚硫酸铝标准(HG/T 5000-2016)，结合X射线荧光光谱(XRF)等先进检测技术，系统阐述PASS的成分分析方法、技术参数、标准要求及典型应用案例，为行业提供规范化检测参考。

检测原理与核心方法

1. 硅铝比测定(X射线荧光光谱法，XRF)

PASS中硅(Si)与铝(Al)的摩尔比是决定其絮凝活性的关键参数。采用X射线荧光光谱法实现硅铝元素的快速同步测定，原理如下：

技术原理：当样品受到X射线激发时，硅、铝原子的内层电子发生跃迁，释放特征荧光X射线，其强度与元素含量成正比。通过测定Si Kα(1.74 keV)和Al Kα(1.49 keV)特征谱线强度，结合标准曲线计算元素含量比。

关键步骤：

样品制备：将液体PASS样品在105℃烘干至恒重，研磨过200目筛，压制成直径30mm的薄片;

仪器校准：采用硅酸盐-铝酸盐标准样品(如NIST SRM 620)建立校准曲线;

光谱采集：在真空环境下，管电压40kV，管电流50mA，每个样品扫描120s;

数据处理：采用基本参数法(FP法)校正基体效应，计算硅铝摩尔比。

2. 氧化铝含量测定(EDTA滴定法)

参考HG/T 5000-2016《水处理剂 聚硫酸铝》，采用EDTA络合滴定法测定总铝含量：

反应原理：在pH 3.5~4.0的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，Al³⁺与EDTA形成稳定络合物：

Al³⁺ + H₂Y²⁻ → AlY⁻ + 2H⁺

以二甲酚橙为指示剂，终点由紫红色变为亮黄色。

操作要点：

样品消解：称取2.000g固体PASS，用盐酸(1+1)溶解并定容至250mL;

干扰消除：加入10mL 10%三乙醇胺溶液掩蔽Fe³⁺、Ca²⁺等干扰离子;

滴定过程：用0.05mol/L EDTA标准溶液滴定，平行测定3次，相对偏差≤2%。

技术参数与标准要求

结合聚硫酸铝行业标准及PASS特性，核心技术参数如下表所示：

关键说明：

硅铝比需严格控制在0.1~0.5范围内，过高会导致产品稳定性下降，过低则无法发挥硅的协同作用;

盐基度较传统聚铝低，这是由于硅酸根的引入降低了羟基化程度，需通过工艺优化平衡稳定性与混凝活性。

应用案例分析

案例1：市政污水处理厂深度处理

某市政污水处理厂采用"混凝-沉淀-过滤"工艺处理二级出水，原水COD 65mg/L，SS 25mg/L。选用PASS作为深度处理絮凝剂，检测关键指标：

硅铝比0.32.Al₂O₃含量9.2%，盐基度8.5%;

处理效果：投加量30mg/L时，COD去除率达42%，SS降至5mg/L，出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准，污泥产量较传统PAC减少15%。

案例2：高浊度矿井水处理

某煤矿矿井水浊度高达3000 NTU，含有煤粉及Fe²⁺(5.8mg/L)。采用PASS与PAM联用处理，检测数据：

硅铝比0.45.水不溶物0.2%，pH 3.2;

处理效果：PASS投加量60mg/L，PAM 0.5mg/L，出水浊度降至3 NTU，Fe²⁺去除率99%，达到《煤炭工业污染物排放标准》(GB 20426-2006)，处理成本较硫酸铝降低22%。

检测常见问题与解决方案

XRF测定硅铝比偏差

原因：样品均匀性差，存在局部富集;

解决：采用冷冻干燥代替烘箱烘干，研磨时间延长至15分钟，确保粒径≤75μm。

盐基度测定结果异常

原因：硅酸根与氢离子结合，干扰酸碱滴定;

解决：在样品中加入5mL 10%氟化钾溶液掩蔽硅酸根，消除负干扰。

产品稳定性问题

现象：储存过程中出现分层;

控制：生产中控制SiO₂浓度≤2.0%，成品pH控制在3.03.5.储存温度535℃。

结论与展望

PASS的成分分析需重点关注硅铝比、氧化铝含量等核心指标，XRF法与EDTA滴定法的联用可实现快速准确检测。实际应用中，需根据水质特性优化硅铝比例，在市政污水、工业废水处理中展现出高效低耗的优势。未来，随着检测技术的发展，激光诱导击穿光谱(LIBS)等原位分析技术有望实现PASS生产过程的实时监控，进一步提升产品质量稳定性。行业标准的完善将推动PASS在饮用水处理等更高要求领域的应用，为水环境治理提供更优质的材料选择。

参考文献

HG/T 5000-2016 《水处理剂 聚硫酸铝》

GB/T 3049-2006 《工业用化工产品 铁含量测定的通用方法 1.10-菲啰啉分光光度法》

王鹏等, "聚硅硫酸铝絮凝剂的制备及性能研究", 《环境工程学报》,

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