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聚 合氯化鋁(PAC) 是一種無機(jī)混凝荊, 70年代以來已在我國及其它一些國家被廣泛用于水和廢水處理。從化學(xué)組成的角度看,聚合氯化鋁與傳統(tǒng)混凝劑鋁的一個(gè)主要區(qū)別是,聚合氯化鋁中的鋁主要 以經(jīng)鋁聚合形態(tài)存在, 而鋁中的鋁主要以未水解的A13+形態(tài)存在,許多研究表聚合氯化鋁明,當(dāng)將鋁加入水中以后, 一般會(huì)發(fā)生水解聚合以致成核沉淀,產(chǎn)生形態(tài)的變化。但是, 如將聚合氯化鋁pac加入水中,聚合氯化鋁pac中已存在的經(jīng)鋁聚離子會(huì)發(fā)生什么變化, 則迄今尚不清楚.研究這個(gè)間題, 有助于理解聚合氯化鋁的混凝機(jī)制. 本文用AINMR、超離心及比色夯析的方法,研究了2一0.02mo1AI/1濃度范圍內(nèi)不同羥鋁比的聚合氯化鋁中鋁的形態(tài), 試圖就水中稀釋對聚合氯化鋁形態(tài)分布的影響作一初步探討。

實(shí)驗(yàn)部分

PAC的制備

濃PAC(Zmo1 AI/i) 用金屬AI片(純度99.9%)聚合氯化鋁溶于(分析純)中制得, 羥鋁比r分別為1.2,1.6,2.0,2.4不等,其它濃度的PAc以濃PAC用蒸餾水稀釋而成, 原羥鋁r 稀釋后保持不變。

制備以聚合氯化鋁時(shí)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系是, 鋁片總量AIT中的一部分Al鑒與全部反應(yīng)生成Alcl3,產(chǎn)生的Al3 3+水解生成H+;AIT中的另一部分Alt與H+作用使成H2逸出,促進(jìn)Al3+.水解聚合的進(jìn)行.

不 論經(jīng)鋁比如何,只要PAC的鋁含量超過。smul/l,NMR圖譜的未測得部分即占主要部分,也即在聚合氯化鋁中經(jīng)鋁聚合大分子為主要成分.也可看出, 當(dāng)用水稀釋時(shí), 聚合氯化鋁中的AI在不同水解聚合形態(tài)之間的分布會(huì)發(fā)生一定變化.以r=1.2的聚合氯化鋁為例隨著聚合氯化鋁C(羥鋁聚合大分子)逐步下降,C1(單核組分)及 C3(多核組分)逐步升.這表明,聚合氯化鋁中的羥鋁聚合大分子在用水稀釋時(shí)有分解成較小聚合度的分子的傾向。但是,隨著聚合氯化鋁經(jīng)鋁比, 的增加,聚合氯化鋁羥鋁聚合大分子的穩(wěn)定性逐漸升,其分解成較小分子的傾向逐步下降)。當(dāng)r=2.4時(shí),聚合氯化鋁羥鋁聚合大分子在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)保持穩(wěn) 定, 未發(fā)生明顯的分解。

由 于市售聚合氯化鋁羥鋁比一般在1.2一2.0之間,AIT一般大于0.5mol/l,因而可以認(rèn)為它們在水中的稀釋也將導(dǎo)致聚合大分子的分解, 即羥鋁大分子經(jīng)歷“由大到小”的變化;而傳統(tǒng)混凝劑鋁在水中溶解稀釋時(shí),由于存在A13+的水解聚合以致成核沉淀過程,分子經(jīng)歷“由小到大”的變化。 一個(gè)“由大到小”一個(gè)“由小到大” ;這可能是聚合氯化鋁與鋁在水中稀釋時(shí)形態(tài)分布變化的基本區(qū)別之一其二是,聚合氯化鋁在水中稀釋時(shí), 其形態(tài)分布受到兩個(gè)相互對立的因素的影響。一個(gè)是A IT。根據(jù)配位化學(xué)理論,金屬配合物濃度的下降一般會(huì)導(dǎo)致配合物聚合度的下降;另一個(gè)是pH,由于稀釋用蒸餾水的pH要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于聚合氯化鋁的pH,因而在 聚合氯化鋁中加入蒸餾水,即相當(dāng)于加入堿,因而會(huì)導(dǎo)致經(jīng)鋁分子聚合度的升。從本工作NMR測試結(jié)果看,聚合氯化鋁用蒸餾水釋稀時(shí)形態(tài)分布變化主要受 AlT的影響,而不是受pH 的影響?？梢灶A(yù)料,當(dāng)聚合氯化鋁由0.02mofAl/1繼續(xù)用蒸餾水稀釋時(shí),AIT的影響力將要下降,而pH的影響力將要升,在一定稀釋度時(shí)兩者達(dá)到 平衡.

1.濃度在o.5molAI/l以的PAC中,AI的主要形態(tài)是經(jīng)鋁聚合大分子;

2.r小于等于2.0時(shí),用蒸餾水稀釋PAC(AIT<0.5mol/l) 會(huì)造成聚合氯化鋁中的羥鋁聚合大分子的分解, 形成單核或聚合度較小的多核配合物。羥鋁比越小，這種傾向越大;

3 r=2.4時(shí)，在2 一0.02mol AI/l范圍內(nèi),PAc的聚合大分子在稀釋8h之內(nèi)保持穩(wěn)定,

4.聚合氯化鋁中Al的形態(tài)分布,與其制備方法有關(guān)。

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