絮凝剂的性能是直接影响絮凝沉淀效果的关键因素。因此,研制高效能、低毒性、低成本的新型絮凝剂具有重要意义。本文在分析国内外聚硅酸类复合絮凝剂研究与发展的基础上,结合气田水的特点,采用资源丰富的铁矿粉、工业浓硫酸为主要原料,在不同煅烧温度、煅烧时间、硫酸浓度、酸浸时间和液固比等条件下制得系列硫酸铁,并进行实验测试分析,根据实验数据,建立了铁浸出率模型,得到硫酸铁制备的最佳工艺参数。研究了高分子絮凝剂聚硅酸硫酸铁(PFSS)的制备技术与工艺,分析了絮凝剂PFSS的结构、性质特征,制备出了高效、可靠、适用气田水处理的新型絮凝剂PFSS,并对气田水进行了实际应用处理研究。通过合成Fe、Si摩尔比不同的聚硅酸硫酸铁,应用化学分析法、现代仪器分析测试技术,对PFSS中聚硅酸与铁之间的相互作用进行对比研究,对絮凝剂絮凝机理进行研究分析。研究表明,絮凝剂PFSS不是简单的原料复配,而是以共聚形态络合而成。Fe—O—Fe键的形成速度快,并且对Si—O—Fe键的形成有相互促进作用;Si—O—Si键(活性硅酸聚合)形成速度慢,并且对Si—O—Fe键的形成有相互阻碍作用,这是适量而不是过量的金属离子能延缓硅酸凝胶的本质原因。絮凝剂PFSS能同时具有电中和和吸附架桥絮凝作用。实验中采用自制絮凝剂PFSS分别处理模拟废水和气田水,并与目前广泛使用的水处理剂PFS、PAC进行对比研究和分析。同时,对影响絮凝剂PFSS处理效果的主要因素进行系统分析,确定了本实验条件下最佳的水处理条件和工艺参数。结果表明,PFSS的絮凝效果优于PFS、PAC,当PFSS用量为400mg/L,PH=6时,可使气田水COD去除率达到70%以上。