水中矽酸之處理方法及技術

Sugita et al. (1998a, b) 以地熱原水為主要處理對象，利用silica gel進行植種 (Seeding)，藉由水中非結晶態之二氧化矽沈降於植種孔隙表面進而將其去除水中

Sheikholeslami et al. (2002) 利用化學沉澱方法進行前處理後，再配合薄膜進 行過濾處理以減輕後續RO結垢的研究。結果顯示當水中存在著金屬離子(Mg、

Ca、Mn及Fe)，在前處理時使用石灰 150 mg/L、小蘇打 450 mg/L及苛性鈉劑量為 200 mg/L時，可去除水中鈣、鎂及其他物質。此外，加入的苛性鈉會與水中的金 屬離子形成非溶解性的金屬氫氧化物，而與矽酸產生共沈降而將之去除，亦可以 利用沉澱的方式去除，如產生矽酸鎂(Mg2SiO4)、矽酸鈣(Ca2SiO4)沉澱。

Duan et al. (1996、1998) 探討矽酸的存在對於鋁鹽混凝的影響，結果顯示當 pH 7、矽酸濃度為 0.3 mM 時，有助於鋁鹽的混凝/膠凝作用及沉澱作用，其推論 原因可能是形成氫氧化鋁的沈澱，當矽酸存在時會對氫氧化物膠羽的成長有所助 益，並對膠凝作用有增強的功效。

Gallup et al. (2003) 利用多種金屬離子 (如：Fe、Mg) 與水中非結晶型二氧 化矽反應，藉以形成金屬矽酸鹽類沈澱而將水中矽酸移除。此外還提出鎂鹽與非 晶型二氧化矽的反應必須在130℃的高溫下進行才會有較佳的處理效果。

Nurdogan et al. (1998) 研究中利用加入多元氯化鋁及鎂鹽的方法，藉由產生 Mg(OH)2的固體物來吸附水中矽酸，另外還提到鎂鹽必須在pH值大於 11 時才會 形成Mg(OH)2膠羽，若於高溫(105℃)下進行則操作的pH值可降低。

Bremere et al. (2000) 加入石灰使其形成CaCO3及Mg(OH) 2沉澱，以去除構成 水中的硬度的鈣、鎂離子，並利用Freundlich等溫吸附模式來模擬其吸附效果，結 果發現鎂的重量比要比矽還要大，才會產生上述一併去除的結果，因此冷卻水中 必須要有足夠的鎂硬度，才能有效地去除矽物種。

莊氏 (2004) 研究中利用多元氯化鋁及硫酸鋁來對水中矽酸進行混凝處理，

結果顯示為PACl 對於去除水中矽酸的效果最好，當 pH 7、加藥量 120 mg/L as Al 的條件下，PACl 對矽酸的去除率可高達 90％，而硫酸鋁的矽酸去除率約為 80％，

結論表示混凝劑對於水中矽酸的去除機制是以電性中和為主。

張及陳 (2005) 曾利用許多軟化法(NaOH、石灰、石灰蘇打)來移除水中之非 晶型二氧化矽，結果顯示軟化機制於pH值範圍 10 ~ 12 時，對二氧化矽具良好的 去除效果，尤其在pH範圍介於 11 ~ 12 時，二氧化矽溶解度更大幅降低，去除率

分析結果發現沉積物表面的組成為CaCO3、Mg(OH)2和Mg2SiO4與部分矽物種，更 確定了軟化去除二氧化矽之機制為氫氧化鎂的沉澱吸附，且於高pH環境下解離之 矽酸會與水中鎂離子形成矽酸鎂而去除。

(3) 鈣鹽固定

Ueda et al. (2003) 為利用 CaO 及陽離子聚合物去除地熱原水中的溶解性二 氧化矽之研究。結果顯示矽酸去除率與藥劑添加濃度成正比的結果，且為達良好 的去除效果，則必須添加大量的CaO 及陽離子聚合物(CaO 劑量需達 500 mg/L、

陽離子聚合物劑量需80 mg/L)。

(4) 離子交換樹脂

離子交換是指藉由靜電力固著於固體表面之官能基，在溶液中與具相似電荷 離子交換的程序。此法通常用在水或廢水中可溶解無機鹽類的去除之交換。酸性 陽離子樹脂主要處理對象為氫離子或單價陽離子；鹼性陰離子樹脂主要處理對象 為氫氧離子或其他單價陰離子。當水中的二氧化矽是以矽酸型式存在，則是利用 強鹼陰離子樹脂來去除；但若二氧化矽是以金屬鹽類存在於水中時，則需利用陽 離子樹脂吸附去除。

Ben Sik Ali et al. (2004)利用強鹼之陰離子交換樹脂來移除水中的 silica，研究 結果表示此方法在10 min 內即可快速達到離子交換平衡，且樹脂上所抓取的矽酸 與利用強鹼對樹脂進行再生時所釋放出來的矽酸量是相等的；此外，在不同溫度 下的操作中得到此動力平衡為三階的反應方程，尤其是在 20℃及 30℃下，而速 率常數也是決定於此溫度。