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M-Al_（13）与K-Al_（13）的形态分析、絮凝性能对比及碘化铝十三的制备和晶体结构

作　者: 于宁宁
导　师: 孙忠
学　校: 内蒙古大学
专　业: 化学
关键词: M-Al13 K-Al13 铝形态分析絮凝性能碘化铝十三
分类号: X703.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 41次
引　用: 2次
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内容摘要

在各种聚铝形态中,谁是关键絮凝形态一直存在争议。很多学者认为,中等聚合度的Alb是关键形态,且Alb与K-Al13有较好相关性,K-Al13含量越高,絮凝效果越好,所以K-Al13倍受关注。也有学者认为,聚铝阳离子电荷越高,絮凝效果越好。而将带有7个正电荷的“笼状"K-Al13和带有15个正电荷的“板挂式"M-Al13直接进行絮凝性能对比研究,尚未见报道。本文在一定理论指导下,制备了高纯氯化M-Al13结晶,又以BaCl2溶液超声置换不溶的硫酸K-Al13制备了高纯氯化K-Al13溶液,并首次直接对二者的铝形态分布和絮凝性能进行了对比研究。铝形态分布研究表明,氯化K-Al13溶液和氯化M-Al13溶液Alb含量分别为97.35%和90.26%,Alb含量相当,表明K-Al13和M-Al13都属于Alb范畴。但M-Al13与Ferron试剂反应的速率(k(M-Al13)=0.1448／min)比K-Al13与Ferron试剂反应的速率(k(K-Al13)=0.03180／min)大很多。由此推断M-Al13属于Albl,K-Al13属于Alb2。絮凝对比实验结果表明：在模拟水样pH为6.5、7.0和7.5条件下,M-Al13均表现出比K-Al13更好的去浊能力和更宽的有效絮凝投加范围。特别是在低投加量范围(10-4.75mol／L<[Al]<10-3.5mol／L),不仅在相同投加量时M-Al13比K-Al13的去浊力强得多,而且达到相同除浊率所需M-Al13的投加量也比K-Al13少得多。表明M-Al13是一种性能优于K-Al13的高效絮凝剂。同时与K-Al13不同的是M-Al13易于制备高纯固态产品从而赋予其方便储运的优点。本文首次合成了碘化铝十三单晶并解析了其结构。其聚阳离子结构和本课题组曾得到的M-Al13盐酸盐结晶的聚阳离子结构相似,是在7个铝氧八面体共棱连接形成的平板外缘上下交替共顶悬挂6个铝氧八面体而成,且外挂六个铝氧八面体平均向内翻转23.6°。虽然也形成翘着“前脚”和“尾巴”的“类龟式”结构,但其翻转角度相对于M-Al13盐酸盐(21°)变大。碘化聚十三铝结构的确定,进一步证明了“板挂式”结构Al13存在的普遍性,也为晶体学数据库增加了新成员。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 水资源现状及絮凝剂在水处理领域中的应用  10-11
  1.2 絮凝技术及絮凝剂的发展现状  11-12
  1.3 聚合氯化铝(PAC)的研究现状  12-16
    1.3.1 铝(Ⅲ)在水溶液中水解-聚合原理  12-13
    1.3.2 Al(Ⅲ)在水溶液中形态转化的两种观点  13-15
    1.3.3 聚合氯化铝的研究现状  15-16
  1.4 铝(Ⅲ)的形态分布分析方法及关于最佳絮凝成分的观点  16-17
  1.5 选题意义  17-18
  1.6 本文取得的主要成果  18-19
第二章实验材料与方法  19-25
  2.1 实验试剂  19-20
  2.2 实验仪器  20-21
  2.3 分析方法  21-24
    2.3.1 氧化铝含量的测定  21-22
    2.3.2 氯含量的测定  22
    2.3.4 铝形态分析  22-24
  2.4 表征手段  24-25
第三章 M-Al_(13)和K-Al_(13)的制备及表征  25-38
  3.1 氯化M-Al_(13)结晶的制备  25-29
    3.1.1 氯化M-Al_(13)结晶制备方法概述  25
    3.1.2 聚合PAC溶液在蒸发结晶过程中的Al形态变化  25-27
    3.1.3 产物Ⅲ的XRD结果分析  27-28
    3.1.4 产物Ⅲ的铝形态分析  28-29
  3.2 K-Al_(13)的制备  29-35
    3.2.1 高Al_(13)含量PAC储备液的制备  29-32
    3.2.2 K-Al_(13)硫酸盐晶体的制备  32-33
    3.2.3 氯化K-Al_(13)溶液的制备  33-35
  3.4 M-Al_(13)和K-Al_(13)溶液中的铝形态分析  35-37
    3.4.1 M-Al_(13)和K-Al_(13)溶液的铝形态分析比较  35-37
  3.5 总结  37-38
第四章 M-Al_(13)和K-Al_(13)絮凝性能对比  38-49
  4.1 絮凝方法概述  38-39
    4.1.1 絮凝用水样的配制  38
    4.1.2 絮凝方法  38
    4.1.3 浊度分析方法  38-39
    4.1.4 水样浊度的测定  39
  4.2 三种氯化M-Al_(13)产物絮凝性能对比  39-42
    4.2.1 三种pH值时的剩余浊度随投加量的变化  40-42
    4.2.2 小结  42
  4.3 M-Al_(13)和K-Al_(13)絮凝性能对比  42-49
    4.3.1 四种pH值时的剩余浊度随投加量的变化  43-47
    4.3.2 模拟水样pH值对M-Al_(13)和K-Al_(13)絮凝性能的影响  47-48
    4.3.3 小结  48-49
第五章碘化铝十三单晶的培养和结构解析  49-53
  5.1 碘化铝十三单晶的培养  49
  5.2 单晶结构的解析  49-50
  5.3 晶体结构的描述  50-53
第六章结论  53-54
  6.1 全文总结  53-54
参考文献  54-58
致谢  58-59
攻读硕士学位期间发表学术论文  59

M-Al_（13）与K-Al_（13）的形态分析、絮凝性能对比及碘化铝十三的制备和晶体结构

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