水循环使用过程中硅酸和有机物相互作用研究的应用

水资源短缺及水质恶化问题已经严重影响了我国的经济发展和社会和谐。为了建造一个安心安全的水资源环境，最有效的方法就是水资源的再利用。像炼油厂的水冷却系统或发电厂的水循环系统中，由于水的循环使用，不断发生蒸发，很多溶解在水中的溶解成分被浓缩，导致溶解成分沉淀在运行系统设备内壁，降低了系统的热交换功率，严重影响水利用系统的正常运转。而生成在水利用系统中的两大类沉积物是碳酸钙沉积物和二氧化硅沉积物。和碳酸钙沉积物相比，硅酸沉积物特别坚硬，很难处理掉。加上无机硅酸盐几乎都难溶于水，防止硅酸沉淀的研究就从有机物和硅酸的相互作用着手，试图用有机物提高硅酸的溶解度，达到防止硅酸沉淀的目的。.本研究项目的特点是利用硅酸和有机物的相互作用来控制硅酸的沉淀。合成对硅酸亲和力大的有机高分子，减少硅酸的沉淀，提高水资源的有效利用。

摘要.水的循环使用是高效利用水资源的最有效的方法之一。在水的循环使用过程中，由于水的不断蒸发，溶解在水中的硅酸或碳酸等沉淀在运行系统设备的内壁上，严重影响水利用系统的正常运转。沉淀在水利用系统中的物质叫水垢。水垢中，硅垢是目前最难处理的污垢之一。本项目主要研究内容是利用硅酸和有机物的相互作用抑制硅垢的形成。①通过对水溶液的29Si NMR测定发现，邻羟基苯酚（catechol）和试钛灵（tiron）能够和硅酸形成配合物，提高硅酸的溶解度，抑制硅垢的形成。但由于邻羟基苯酚本身的不稳定性导致配合物的不稳定性。只有试钛灵能够形成稳定配合物，抑制硅垢生成。②在水循环利用过程中发现，微生物促进硅垢的形成。为查明其原因，用树脂（Chelex100）代替微生物，研究了硅酸沉淀的机理。结果发现，单独的微生物不能引起硅酸的沉淀，只有铝离子存在时，硅酸通过铝离子间接地沉淀在微生物表面，促进硅垢的形成。③将硅酸从循环水中分离除掉也是最有效的防治方法之一。利用硝酸钙把硅酸以硅酸钙的形式分离后，制备了附加值高的介孔性二氧化硅。项目研究发现，抑制硅垢的形成可以通过以下途径。①利用含有邻羟基的有机物和硅酸形成配合物的特点抑制硅垢的形成。②再次利用前，加一些促进硅酸沉淀的物质，将硅酸沉淀分离，作为硅资源再利用。