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聚合氯化铝在水中的形态及混凝机理

聚合氯化铝是一种新型无机高分子净水剂。随着无机高分子净水剂逐渐成为主流的趋势,聚合氯化铝得到了越来越多的关注和广泛的研究。
那么,聚合氯化铝在水中的形态及其混凝机理是什么?聚合氯化铝的制造商分析如下:
1.聚合氯化铝在水中的形态
长期以来,科学家们对聚合氯化铝水解物的结构和特性做了大量的研究。大致可以归纳为两种观点。
(1)为六元环连续分布模式,或三水铝石碎片模式,认为由单体如Al3,Al(OH)2,Al(OH),Al(OH)3,Al(OH)4-至Al2(OH)24,Al2(OH)5,Al3(OH)45,Al4(OH)84,Al6(OH)126,Al6 (OH) 6012,Al54(OH)14418等组成。它们连续分布,以类似苯环结构的六元环模型为稳定形式,并逐渐演化发展,直至沉积物仍保持拜耳石的结构,各种形式的相对比例由水解3354在一定条件下的聚合平衡决定。其理论基础是多核配合物的核-链配位机制,可以解释在成熟和高碱度条件下三水铝石结构的形成。然而,对于高电荷和高聚合度的复合离子的结构鉴定,特别是它们在室温下是否存在于稀溶液中,没有直接的证据。
模式为聚十三铝。其研究对象主要是高浓度(铝
10-3 ~ 2摩尔/升)和高碱化度聚合氯化铝溶液。认为Al3的水解与Be2相似。Be2的水解仅形成Be2、[BE2 (OH)] 3和[BE3 (OH) 3] 3。聚合氯化铝溶液中只有单体、二聚体、[Al13O4 (OH) 24] 7(缩写为Al13)和几个Al13聚集链。Al13结构是约翰逊根据碱式硫酸铝的晶体学数据****提出的。27Al核磁共振、17ONMR和小角X射线衍射(SAXS)分析和推断证实了它的存在。认为Al13结构的中心为AlO4四面体,外围为12个六配位的铝八面体,通过羟基桥连接,可写成[Alo4al12 (OH) 24 (H2O) 12] 7,称为Keggin结构,其粒径约为2 ~ 3nm。同时指出,一些高度聚合的铝以严重变形的结构形式存在,不能给出核磁共振信息。2.水解——的聚合机理
由于铝()盐水解——聚合产物中各组分形态的鉴定方法尚未建立,水解——聚合动力学方程无法通过实验建立。只能推断铝()盐水解——的聚合机理。实验确定,在铝()盐水解3354的聚合过程中形成的Al13O4(OH)247是由四角四面体铝AlO4 _ 4和12通过氧桥围绕六配位八面体铝形成的。当羟基与铝的比例为B=2.0~2.5时,它们聚集成线性结构;B
在2.8时,Al13中的四面体铝AlO4逐渐消失,当B=3时形成无定形A1(OH)3。Al(OH)3为层状结构,每层由六配位八面体铝组成,通过羟基桥连接形成六元环。六元环在同一侧形成单层结构,各层相互堆叠形成三维结构。可以得出结论:
为了形成AlO4Al12(OH)247,必须形成四个配位的AlO4。在铝()盐水解——的聚合过程中,六配位铝和四配位铝在12:1处形成了较大量的AlO  _ 4 Al  _ 12 (OH) _ 247。如果聚合氯化铝的活性组分是Al13,则可以为聚合氯化铝的制备提供有用的信息。
在铝()盐水解——聚合生成氢氧化铝的过程中,含四配位铝的组分Al13是不稳定的。在水合铝()煅烧脱水生成-Al2O  3的过程中,含r-Al2O3的四配位铝体系也是不稳定的,不稳定的体系往往具有较高的活性。
3.凝结机制
目前,人们普遍认为聚合氯化铝对水中胶体颗粒或污染物的混凝作用是通过铝()盐水解——的聚合产物的电中和、去稳定和吸附架桥作用来去除的,从而生成粗絮体。为了解释铝()盐水解——聚合产物的作用条件,一些学者研究并给出了各种混凝面积图,如显示试剂C用量和颗粒表面积浓度的C-S图、显示C与酸碱度关系的LGc-酸碱度图、LGc-IGs-酸碱度图等。随着界面和胶体水化学的发展,其他学者通过计算有效扩散层的电荷密度、电位和有效碰撞系数,获得了絮凝效率。考虑到铝()盐水解——聚合产物中各组分的形态差异以及混凝过程中表面作用的真实机理,有必要对水解——聚合产物的结构进行深入研究,才能真正阐明其结构。
铝()盐水解——的聚合产物由不同聚合度的聚合阳离子组成。它不仅可以处理生活用水,还可以处理工业废水,去除一些有害的阴离子和阳离子。它们在水处理技术领域中的作用可以概括如下:(1)对水中的胶体颗粒污染物进行电中和和去稳定混凝;
(2)通过吸附架桥作用絮凝凝聚的二次粗颗粒;
去除水中有害离子的吸附和络合。
絮凝作用更多地取决于聚合产物中聚合物的表面结构特征。聚合物表面上的极性活性位点应与团聚的二次粗颗粒表面上的活性位点强烈相互作用,也就是说,只有当它们的表面结构相容时,絮凝过程才能自动朝着系统能量减少的方向进行。事实上,水中有害离子的去除可能主要依赖于聚合物和缩合产生的次级粗颗粒表面上的极性活性位点与正负离子之间的强吸引力。因此,为了深入揭示混凝机理,除了考虑能量因素外,有必要深入研究铝()盐水解聚合产物——和水中胶体粒子污染物的结构特征。
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