引言
我国北方地区地表水在冬季具有温度低、浊度低、碱度低、粘度大等特点[1]，现有研究表明，铝盐混凝剂的混凝效果与铝盐的存在形态、溶液pH及水温有关[2]。若只采用以铝盐作为混凝剂的常规饮用水处理工艺对低温低浊地表水原水进行处理时，混凝过程中形成的矾花细小，不易沉淀，因此很难达到自来水厂出水水质要求。为提高混凝效果，保证出水水质，在处理过程中通常需投加高分子助凝剂通过吸附架桥作用提高絮体尺寸和密度，便于后续的沉淀及过滤处理。目前，常用的有机高分子助凝剂如聚丙烯酰胺（PAM），其单体丙烯酰胺具有神经毒性，且疑似对人具有致癌作用[3]，由于无机活化硅酸助凝剂的成分为硅酸钠，作为助凝剂使用时，对人体无毒，且其价格较低。l937年，Baylis[4]首次提出活化硅酸具有良好的助凝作用，此后活化硅酸作为助凝剂在水处理等领域被应用，国内外学者也对其物化性能和助凝效果等方面进行了研究。戴安邦[5]等研究表明,在中性、碱性介质中，活化硅酸的聚合作用主要由硅酸中性分子和负一价硅酸离子反应生成的二聚硅酸所发挥，一部分二聚硅酸可与OH-发生反应生成负一价的二聚硅酸离子，其还可进一步与二聚硅酸分子或硅酸分子继续聚合，直至溶液全部形成凝胶。Gregory等[6]研究表明，活化硅酸的高分子结构可为胶体颗粒提供吸附位置，同时具有网捕卷扫作用。活化硅酸带负电，其对絮凝体的Zeta电位影响明显，当与铝盐混凝剂配合使用时，会削弱铝盐的电性中和作用，但其发挥的吸附架桥和网捕卷扫作用除了可弥补上述缺点，还会提高絮凝效果[7]。
活化硅酸助凝剂在制备过程中聚合度较难控制，如聚合过程控制不当，聚硅酸易胶凝而失去分散和助凝特性，在一定程度上限制了其推广应用。初步研究表明，含金属离子的聚硅酸可克服活化硅酸的上述不足，其可能成为一种具有较好应用前景的新型无机高分子絮凝剂[8]。在聚硅酸金属盐复合絮凝剂中，聚硅酸可增加复合絮凝剂的粘结吸附、架桥功效，其中金属盐可能对聚硅酸起到稳定化作用，延缓和防止其短期胶凝化，同时还能减弱聚硅酸的负电荷强度［9-12］。因此，向硅酸溶液中加入金属离子来提高其聚合度和稳定性的方法，具有重要的应用和科研价值。
本研究在最佳活化pH值10，最佳Si/Ti比20[13]的基础上，控制活化温度为40℃的条件下，向酸化的硅酸钠溶液中缓慢加入TiCl4溶液以制备具有良好助凝特性的聚硅酸钛助凝剂，并系统地研究了其在处理两种不同基质低温低浊原水时的助凝效果。
作者：于兴海