125℃下几种聚铝盐酸盐结晶的制备、表征及其絮凝性能研究

摘要

本文采用铝粉调节氯化铝溶液的碱化度，采用湿渣法，通过测定大量湿渣和共存饱和母液的组成，采集大量数据绘制了AlCl3-Al2O3-H2O三元体系125℃下的固液平衡相图。以所测相图为指导，确定了不同产物在125℃下析出单一结晶相的控制条件，实现了制备过程的有效控制，成功制备了五种聚铝盐酸盐结晶。通过粉末XRD物相表征，确定其中四种产物(I、II、Ⅲ、IV)的主要物相分别为：氯化二十九聚铝Al29(OH)78Cl9)(简称Al29)、氯化十七聚铝(Al17O16(OH)16Cl3)(简称Al17)、四水合氯化五聚铝(AlCl3·4Al(OH)3·4H2O)(简称Al5·4H2O)以及七点五水合氯化五聚铝(AlCl3·4Al(OH)3·7.5H2O)(简称Al5·7.5H2O)；化学分析表明，其纯度依次为97.10%、90.54%、92.82%和97.52%。XRD定性分析表明五种产物中另外一种为新物相V(简称Alx)，其粉末衍射数据未能与已有PDF数据库中任何物质相对应。
　　 其中，合成的聚合度高达17和29的两种高聚合度的聚铝盐酸盐，为探讨高聚合度的聚铝盐酸盐的结构以及形态转变提供了基础。同时，本论文首次合成的新物相Alx为聚铝盐酸盐增添了新物种，收集到的粉末衍射数据可望成为PDF数据库的新成员。
　　 高岭土模拟水样絮凝实验表明：I、II和V三种产物都表现出了一定的优良的絮凝性能，实验中矾花产生快、絮体颗粒大而沉降速度快、去浊效果好。产物I(Al29)在弱碱性、中性条件下都可将浊度降至几乎为零，产物II(Al17)和产物V(Alx)与Al29类似。但在弱酸性条件下除了产物I(Al29)无明显除浊性能外，而产物II(Al17)和产物V(Alx)除浊效果仍很明显。对同一种产物而言，三种不同pH条件下，在弱碱性环境下絮凝性能最好，其次是中性，弱酸性最差。总之，它们都有很好的除浊效果，可望成为高效的絮凝剂。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章、前言

1.1 水资源及水污染现状

1.2 絮凝在水处理中的地位及作用

1.3 无机高分子絮凝剂的发展现状

1.4 聚合氯化铝概况

1.4.1 铝(Ⅲ)的水溶液化学特性

1.4.2 铝(Ⅲ)在水溶液中形态分布的两种观点

1.4.2 聚合氯化铝的形态表征

1.4.3 铝盐凝聚絮凝机理

1.4.4 聚合氯化铝发展现状

1.5 选题意义

1.6 本文研究的主要内容

1.7 本文取得的主要成果

第二章、实验材料与方法

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 制备与分析方法

2.3.1 产物的制备方法

2.3.2 产物的化学分析方法

2.3.3 产物的表征手段

第三章、125℃下聚铝盐酸盐的水热合成与表征

3.1 相图的绘制与应用

3.1.1 125 ℃下AlCl3—Al2O3—H2O三元体系固液平衡相图的绘制

3.2 目标产物的制备

3.2.1 目标产物的投料点

3.3 产物的表征结果分析

3.3.1 X—射线粉末衍射(XRD)结果分析

3.3.2 化学分析结果

3.3.3. IR的测定结果分析

3.3.4 差热—热重结果分析

3.3.5 电镜分析

3.4 小结

第四章、絮凝性能评价

4.1 絮凝用水样的配制

4.2 絮凝方法

4.3 分析方法

4.3.1 浊度的测定

4.3.2 残留铝的测定

4.4 絮凝样品的投料

4.4.1 絮凝样品的液体投料方式

4.5 絮凝试验结果

4.5.1 产物Ⅰ(Al29)的絮凝对比实验

4.5.2 产物Ⅱ(Al17)的絮凝对比实验

4.5.3 产物Ⅴ(Alx)的絮凝对比实验

4.6 絮凝对比试验小结

第五章、结论

5.1 全文总结

5.2 待进一步研究的问题

参考文献

附图

硕士期间发表论文情况

致谢