75℃下几种水合氯化多聚铝结晶的制备、表征及其絮凝性能研究

论文摘要

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75℃下的固液平衡相图，以所测相图为指导，确定了不同产物在75℃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，在国内首次成功制备了三种水合氯化多聚铝结晶。粉末XRD物相分析表明，产物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中主要物相分别为：四水合氯化五聚铝（AlCl3·4Al（OH）3·4H2O）、七点五水合氯化五聚铝（AlCl3·4Al（OH）3·7.5H2O）和十八水合氯化九聚铝（2AlCl3·7Al（OH）3·18H2O）；化学分析表明其纯度依次为93.00％、99.51％和88.68％。为进一步纯化并研究其晶体结构准备了条件。三种产物均是在75℃下恒温结晶而得，常温下在水中的溶解性不好，比较而言，产物Ⅲ的溶解性比其它二者稍好一些。采用Al-Ferron逐时络合比色法测定了产物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中铝的形态分布，Alb含量分别为：15.03％、34.03％和20.78％。产物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中其他两种形态Ala和Alc的含量分别为：6.72％、78.26％；18.01％、61.22％和2.01％、63.96％，三种产物均是以Alc为主要分布形态。高岭土模拟水样絮凝实验表明，产物Ⅲ在弱酸性条件下絮凝性能良好，但产物Ⅰ和Ⅱ只在特定的环境和投加量下表现一定程度的絮凝性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 一、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 絮凝剂的发展现状
• 1.4 聚合氯化铝概况
• 1.4.1 Al（Ⅲ）在溶液中的形态分布
• 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 本文取得的主要成果
• 二、实验材料与方法
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验仪器
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 氧化铝的测定
• 2.3.2 氯含量的测定
• 2.3.3 铝的形态分析方法
• 2.3.3.1 Al-Ferron标准曲线的绘制
• 2.3.3.2 样品的Al形态分析
• 三、实验
• 3.1 目标产物的制备
• 3.1.1 三种结晶产物的制备
• 3.1.2 蒸发过程温度的影响研究
• 3.1.3 反应可逆性研究
• 3.2 产物的表征
• 3.2.1 化学分析
• 3.2.2 X-射线粉末衍射（XRD）分析
• 3.2.2.1 XRD测定条件
• 3.2.2.2 XRD测定结果分析
• 3.2.3 红外光谱（IR）分析
• 3.2.3.1 IR的测定条件
• 3.2.3.2 IR的测定结果分析
• 3.2.4 铝形态分布结果分析
• 3.2.4.1 Al-Ferron标准曲线
• 3.2.4.2 样品的Al形态分析
• 3.3 相图的绘制与应用
• 3.3.1 相图绘制的一般步骤
• 3—Al₂O₃—H₂O三元体系固液平衡相图的绘制'>3.3.2 75℃下AlCl₃—Al₂O₃—H₂O三元体系固液平衡相图的绘制
• 3.3.3 相图应用
• 3.4 小结
• 四、絮凝对比实验
• 4.1 絮凝用水样——高岭土模拟水样
• 4.2 絮凝方法
• 4.3 絮凝中的分析方法
• 4.3.1 浊度的测定
• 4.3.1.1 浊度标准曲线的绘制
• 4.3.1.2 水样浊度的测定
• 4.3.2 残留铝的测定
• 4.3.2.1 试剂的配制
• 4.3.2.2 标准曲线的绘制
• 4.3.2.3 水样中残留铝含量的测定
• 4.4 絮凝对比试验结果
• 4.4.1 不同pH值下的絮凝对比实验
• 4.4.1.1 弱酸性条件
• 4.4.1.2 中性条件
• 4.4.1.3 弱碱性条件
• 4.4.2 残留铝随投加量的变化
• 4.5 絮凝对比试验小结
• 五、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
• 致谢
• 硕士期间发表论文情况