聚氯化铝性质及其混凝性能的研究

摘要

本文在实验室条件下，分别通过铝酸钙碱溶和纯铝箔酸溶的反应工艺，制各出了一系列盐基度不同、纯度较高的聚氯化铝(PAC)样品。在对其形态和性质的研究与表征中，综合运用了Al—Ferron逐时络合比色法、27Al核磁共振法、红外光谱分析、扫描电镜分析以及烧杯混凝实验等多种实验手段。其主要研究内容可分为以下两部分： 1)聚氯化铝形态和性质的研究与表征。 这部分研究内容包括将Al—Ferron逐时络合比色法和27Al核磁共振法的分析结果相结合，来综合比较样品的水解形态分布特征。实验结果表明，对于不同工艺制备的聚氯化铝样品，其Alb和Al13随盐基度的变化趋势相同，但并不是盐基越高，Alb和Al13的含量就越高，与盐基度正相关的变化趋势只满足予以铝酸钙为主要原料制备的聚氯化铝样品。且两种样品的Alb都大于Al13，其差值随盐基度的逐渐升高，均呈现出先增大后减小的变化规律。另外，这部分内容还包括研究盐基度变化时，其溶液pH的变化规律以及pH变化时，样品水解产物Zeta电位的变化规律。通过研究发现，聚氯化铝的聚合度和溶液pH相互联系，并且彼此影响。最后，研究聚氯化铝样品的性质和微观形貌时，利用了红外光谱分析和扫描电镜分析，由此寻找出样品盐基度变化时，其性质和微观形貌的变化规律。从而为从微观结构中寻找出影响混凝性能的因素作必要的准备。 2)聚氯化铝混凝性能的研究。 判断聚氯化铝的混凝性能时，通常结合烧杯混凝实验。通过研究发现，对于制备方法相同的聚氯化铝，盐基度越高，混凝效果越好。并且当盐基度水平相近时，以铝酸钙粉为主要原料制备的聚氯化铝混凝效果要比以铝箔为原料制备的聚氯化铝好。并且，将混凝实验的结果和上述对聚氯化铝水解形态分布的研究结果相结合时，可发现以往众多学者所认为的Alb或Al13的含量越高，聚氯化铝的混凝性能越好的结论具有局限性。我们认为，相对于特定的制备方法，影响混凝性能的优势形态还可能是Alc或Al其他。目前，相对于同一制备方法，判断聚氯化铝混凝性能时，盐基度仍具有普遍适用性。此外，通过与市售的混凝剂产品对比发现，碱溶铝酸钙法制备的聚氯化铝具有优越的净水性能，应用前景很好。最后，研究内容还包括将不同混凝实验相比较，综合分析影响混凝性能的主要因素。通过对比发现，相同实验条件下，溶液的pH、离子浓度不同时，混凝剂的混凝效果就不同。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1选题背景

1.2无机混凝剂概述

1.2.1无机混凝剂的分类

1.2.2无机高分子混凝剂的发展历程

1.3聚氯化铝中铝(Ⅲ)的形态分布及形态分析方法

1.3.1铝(Ⅲ)的水化学反应特征

1.3.2铝(Ⅲ)在溶液中的形态分布及转化

1 3.3铝(Ⅲ)水解聚合形态的分析方法

1.4聚氯化铝的混凝机理

1.4.1压缩双电层理论

1.4.2吸附-电中和理论

1.4.3吸附架桥理论

1.4.4网捕卷扫理论

1.4.5聚氯化铝水解聚合形态对混凝效果的影响

1.5聚氯化铝的生产、应用及存在的问题

1.5.1聚氯化铝的生产

1.5.2产品用途

1.5.3国内聚氯化铝产品存在的问题

1.6研究的目的、意义及主要内容

1.6.1研究的目的和意义

1.6.2研究内容

第二章研究内容与方法

2.1聚氯化铝常规指标的测定

2.1.1氧化铝含量的测定

2.1.2盐基度的测定

2.2聚氯化铝形态分布的测定

2.2.1 Al-Ferron逐时络合比色法

2.2.227Al核磁共振法

2.3聚氯化铝水解产物电性的测定

2.4固体聚氯化铝性质和微观结构的表征

2.4.1红外光谱

2.4.2扫描电镜

2.5混凝实验

2.5.1主要仪器和试剂

2.5.2实验对象

2.5.3实验步骤和操作条件

2.6聚氯化铝样品的合成方法

2.6.1凝胶法制备聚氯化铝

2.6.2铝箔法制备聚氯化铝

第三章聚氯化铝形态和性质的研究与表征

3.1Al-Ferron逐时络合比色法对聚氯化铝形态的分析

3.1.1凝胶法制备聚氯化铝的形态分布

3.1.2铝箔法制备聚氯化铝的形态分布

3.2 227Al核磁共法对聚氯化铝形态的分析

3.2.1凝胶法制备聚氯化铝的27AINMR定量测定

3.2.2铝箔法制备聚氯化铝的27AINMR定量测定

3.2.3 Alb与Al13结果比较

3.3聚氯化铝溶液pH值随盐基度的变化

3.4聚氯化铝水解产物电性随pH值的变化

3.5不同盐基度聚氯化铝的红外光谱

3.6聚氯化铝形貌分析

第四章聚氯化铝混凝性能的研究

4.1盐基度对聚氯化铝混凝性能的影响

4.2聚氯化铝混凝性能的比较

4.3聚氯化铝样品的实际应用

4.4混凝过程影响因素的分析

第五章结论与展望

5.1主要结论

5.2展望

5.2.1理论研究

5.2.2生产工艺研究

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文和研究成果