| 题名 | 羟基聚合铝絮凝剂形态结构及双水解转化模式 |
| 作者 | 冯成洪 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 汤鸿霄 |
| 关键词 | Ferron法 核磁共振光谱 双水解模式 六员环结构铝 Keggin-Al13 Ferron assay 27Al NMR spectroscopy dual hydrolysis model Hexamer-ring structure Keggin-Al13 |
| 其他题名 | Speciation, structure and dual hydrolysis transformation model of polynuclear hydroxyl aluminum flocculants |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 羟基聚合铝絮凝剂形态结构研究有助于分析其各成分絮凝机理，进而开发高效无机高分子絮凝剂及絮凝新工艺。双水解转化模式研究则有助于絮凝剂在制备、储存以及使用过程中保持高效絮凝形态。由此，本文是主要采用Al-Ferron络合反应动力学及27AlNMR光谱两种方法探讨自发水解和强制水解条件下制备的聚合羟基铝形态结构并对其双水解转化模式进行验证。 改进的Ferron比色液在没有盐酸羟氨和邻啡罗啉的干扰下，稳定性很高，适用时间大大延长，有较强的缓冲能力。同时，配制过程更为简单，Ferron/Al比率控制在13.5～27时，足以满足无铁和低铁聚合羟基铝絮凝剂形态分析。 单体铝(Alm)可直接迅速的与Ferron络合反应。Al13外围μ2-OHa 其次μ2-OHb连接的铝首先与Ferron络合，其速度远大于与Ferron络合的经质子化分解的中心Al(O)4。Al13外围12个八面体铝与六员环结构聚合铝具有相同的反应动力学。Al13-Ferron络合反应动力学的速度控制步骤是中心Al(O)4的质子化速度。 传统的Ferron经验法优化模式中，Ala-Ferron反应设定时间越短，Ala中包含的低聚体含量越低。而Alb-Ferron的结束点应设在Alb-Ferron络合反应动力学趋于平衡点。30s和7200s可分别作为Ala、Alb与Ferron反应的最佳结束点。聚合羟基铝溶液中存在单体铝(Alm)、二聚体(Al2)或三聚体(Al3)、Al13、六员环结构低聚体和高聚体以及凝胶高聚体沉淀(Alc)等形态。活性聚合铝(Alb)中证明存在六员环结构的快速反应Alb1和Al13为主体的慢速反应Alb2。Al13-Ferron络合反应动力学常数Kb2＝0.5～1.5×10-3，而Al6-Ferron反应动力学常数Kb1＝1～3×10-2。 通过剖析聚合羟基铝制备过程中的电位滴定曲线，结合Ferron法和27AlNMR光谱的铝水解形态分析结果，定量分析不同形态结构的羟基铝生成转化过程。升高制备温度从30℃到80℃减缓铝的强制水解聚合过程，而升高熟化温度则会促进低聚体向氢氧化铝的转化。熟化时间越长，转化程度越高。羟基铝稀释后会继续发生自发水解。SO42-可与Keggin-Al13络合成沉淀，但与活性六员环结构铝的络合能力较弱。不同碱化度的聚合羟基铝形貌SEM和AFM观测结果差别显著。 溶液pH变化引起的铝盐自发水解聚合产物中无Al13存在，主要是由六员环结构铝组成。局部碱过量或者pH增高不应成为Al13生成的必要条件，前驱物Al(OH)4－的存在是强制水解发生的关键。 在对双水解模式中存在的各种铝形态进行文献综述、仪器鉴定以及试验数据分析的基础上，通过对不同强制水解和自发水解条件下铝形态转化过程的探讨，本文对双水解转化模式进行了验证。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 公开日期 | 2010-06-24 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/448]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 冯成洪. 羟基聚合铝絮凝剂形态结构及双水解转化模式[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2007. |
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