聚合氯化铝Al13模型化合物的量子化学计算

采用MNDO方法对聚合氯化铝(PAC)中的Al13模型化合物进行了量子化学计算.结果表明:作为电子给体化学反应的活性点主要是羟基氧原子或羟基桥键氧原子,作为电子受体化学反应的活性点主要是六配位的Al.羟铝比(OH/Al)大的模型物, 铝氧四面体中Al所带正电荷明显减少,表明OH/Al比大时将有更多的电子流向Al(Ⅲ).与此同时,羟桥Al-O的键级会逐渐减小,有利于PAC的水解.水解过程实际上是通过OH-的HOMO和被水解形态组分的LUMO相互作用使Al-O(H2O)键断裂形成Al-O(OH)键的过程.     

"类龟式"Al13盐酸盐的制备及絮凝性能

采用氯化铝溶液电解法、氯化铝溶液溶铝法、稀盐酸溶铝法、氯化铝溶液碱性阴离子树脂交换法、氯化铝溶液补水蒸馏法、氯化铝溶液压溶氢氧化铝或氧化铝法等促使氯化铝水解-聚合的方法,通过控制起始溶液的浓度、水解-聚合的程度和体系的温度,制成"类龟式"Al13含量超过96.5%的聚合氯化铝结晶,其中电解法制备的产物纯度达99.9%,盐基度61.48%,总铝(Al2O3)33.75%,水不溶物0.01%,Alb达97%.化学分析、X-射线粉末衍射和X-射线单晶结构解析结果表明,产物是一种由十三个铝氧八面体连接组成的Al13(OH)24Cl15·37H2O化合物.高岭土模拟水样和黄河水样絮凝试验表明,絮凝效果优于市售固体聚合氯化铝、氯化铝和硫酸铝,经絮凝处理的黄河水主要水质质量指标达到国家生活饮用水标准GB5749-85的要求.     

混凝-超滤预沉积对去除腐殖酸的影响

探索利用在膜表面经过混凝预处理,调节膜-颗粒物作用行为的机制,从而改进超滤膜的净水效果是本文的研究核心.研究通过将AlCl_3及Al_(13)两种混凝剂形成的絮体以自然沉降的方式预先沉积在超滤膜表面,考察了对腐殖酸(HA)的去除情况及膜的净水行为.结果表明,使用Al_(13)混凝剂在膜表面沉积的絮体能更好的去除HA,并在一定程度上缓解膜污染,而使用AlCl_3则会加强膜污染现象.随着Al_(13)混凝剂投加量从0.08 mmol·L~(-1)增加到0.18 mmol·L~(-1)时,对HA的去除率也从26%升高到34%,并在超滤膜表面形成预沉积层.在较高投加量0.18 mmol·L~(-1)时,Al_(13)混凝剂在膜表面形成的絮体分形维数(2.45)较AlCl_3(2.29)大,但Al_(13)形成的絮体粒径(300 nm)小于AlCl_3形成的絮体粒径(600 nm),致使在膜表面形成的沉积层相对致密.Zeta电位分析结果表明,Al_(13)混凝剂较AlCl_3混凝剂具有更高的正电荷,较易吸附负电性的HA分子,因此去除HA效果更好,提高膜通量程度更大.     

聚合氯化铝中纳米Al13的层析法分离及其水解过程研究

采用聚丙烯酰胺凝胶层析法分离纯化聚合氯化铝(PAC)中的Al13形态,并采用Al-Ferron逐时络合比色法和27Al-NMR对Al13形态进行分析和表征;结果表明,在层析法分离中,随着洗脱时间的延长各种铝形态按分子的大小依次被洗脱下来,因此,截取中间组分即可得到最高含量为99%以上的纳米Al13形态;通过对水解过程的研究可以推断,各种铝形态最终水解产物的粒径多集中在20μm和100μm附近,不同的铝形态到达最终水解产物的速度各不相同,具有最高Alb含量的纳米Al13形态具有较高的水解稳定性.     

γ-辐照对水中腐殖酸去除的研究

以腐殖酸作为消毒副产物前驱物的代表,研究了γ-辐照对其去除效果.结果表明,γ-辐照对水中腐殖酸具有较好的去除作用.腐殖酸初始浓度为10mg·l-1时,在1.0kGy的辐照剂量下,腐殖酸去除率为88.6%,总有机碳减少62.8%,色度去除率为76%.随着辐照剂量的增加,氧化还原电位先增大后减小,而电导率则相反.在相同的辐照剂量下,初始浓度较低的腐殖酸去除率较高.碳酸盐对辐照去除腐殖酸具有抑制作用,中性条件有利于γ-辐照对腐殖酸的去除.辐照去除腐殖酸的过程可用一级动力学描述.     

铝矿赤泥强化聚合氯化铝混凝除磷试验研究

对聚合氯化铝(PAC)投加赤泥前后的除磷效果及絮体进行了研究.结果表明,赤泥对PO3-4有吸附作用;投加一定量赤泥,提高了实验室模拟废水和实际污水中磷的去除率;与单用PAC相比,赤泥的加入增强了絮体的持磷性,增加了絮体的密实度,缩小了底泥的体积,强化了PAC的除磷性能.     

混凝体系中水解铝盐的再稳现象的研究

基于铝水解聚合形态产生再稳现象的反应机制,对Al13的再稳现象的成因、影响铝水解形态吸附再稳发生的因素进行了分析,同时从理论上对胶粒表面浓度与凝聚剂剂量、体系随pH变化对混凝效果的影响、颗粒物的扩散传质速率进行了研究．结果表明：再稳现象的产生与凝聚剂剂量与胶体颗粒物表面浓度的相对比值、混凝体系的pH和流体的扩散输送状况有关．尤其是低颗粒物表面浓度下的混凝最易出现再稳．图3,参12．     

微量加碱法合成聚合氯化铝的改进及Al13形成机理

通过提高反应温度和加碱速度对做量加碱法进行了改进,从而提高了反应速度,缩短了反应时间,并提高了AlCl3、和NaOH的允许浓度及产品的总铝浓度．同时对AlCl3的形成机理进行了探讨．结果表明,_Ala形态首先与OH^-反应生成Ale形态,然后Ale形态与Ala形态反应生成了Alb形态,即AlCl3形态．第二步反应较慢,为总反应的速率控制步骤,且为吸热反应,AlCl3的生成速率随反应温度的升高而增大．     

聚合氯化铝中Alb和Al13的形态分布规律

按三类典型工业聚合氯化铝的生产条件制得铝浓度为2.50mol·l^-1,盐基度为0%-92%的A,C,D系列样品,同时采用慢速滴碱法制得铝浓度为0.150mol·l^-1-0.336mol·l^-1,盐基度为0%-92%的B系列聚合氯化铝.Ferron试验结果表明：相同盐基度不同系列样品的Alb值大小变化规律为：盐基度等于20%时,C〉D〉A〉B;盐基度等于30%时,A〉D〉B〉C;盐基度大于30%时,B〉A〉D〉C;四个系列样品的Ala均随盐基度的升高而减小,Alc则随盐基度的升高而增加.27A1-NMR测试结果表明：四个系列所有样品的Al单均随盐基度的升高而减小;相同盐基度的不同系列样品Al13值大小顺序为B〉A〉C〉D;A,C,D系列样品的Al其他均随盐基度的升高而增加,B系列样品的Al其他则先随盐基度的升高而增加,达到最大值后开始降低,然后再开始上升,最大值为B4样品的44.40%.A,C,D三个工业系列样品中的Alb和Al13的绝对值均不大,在所研究的盐基度范围内Alb和Al13均不是其中的优势形态.B系列样品在盐基度大于60%时,Alb和Al13成为其中的优势形态.     

黄浦江原水中各类有机物在铝盐混凝过程中的去除效果

通过XAD-8/XAD-4吸附树脂联用技术将黄浦江微污染原水中溶解性有机物分为疏水酸、非酸疏水物质、弱疏水物质及亲水物质4类有机物,研究了铝盐混凝工艺对黄浦江水中4类有机物的去除效果.硫酸铝在最佳混凝条件下,即投加量为8 mg·l~(-1)(以Al计),pH=5.5时,水中的DOC和UV_(254)的去除率分别达到23%和32%.有机物的亲疏水性对混凝工艺有较大影响,混凝法倾向于优先去除水中疏水性有机物,而疏水性有机物的酸碱性对混凝工艺没有明显影响,酸性和非酸类疏水物质均能破混凝工艺所去除.疏水酸是水中最主要的三氯甲烷类消毒副产物的前体物质,混凝工艺对于三氯甲烷类消毒副产物有良好的控制作用,总体减少了 39%的生成量.而不同类的有机物之间,混凝工艺对消毒副产物控制效果不同,其中对疏水酸的控制三氯甲烷消毒副产物的效果最好,减少了63%的生成量,亲水物质的控制效果最差,三氯甲烷生成量仪减少了3%.疏水酸表现出比亲水物质更强的生物毒性,混凝工艺能明显降低原水的毒性.     

高浓度PASC复合混凝剂的混凝动力学研究

以铝酸钠为碱化剂,合成了具有不同 Si/Al摩尔比的聚硅氯化铝复合混凝剂(PASC),采用透光率脉动检测技术并结合混凝效能和Zeta电位的测定结果,对PASC以及聚合氯化铝(PAC)、参比PACref在混凝过程中絮集物形成和增长的变化差异作了对比研究.结果表明,混凝过程中,Zeta电位、剩余浊度以及混凝指数密切相关.采用铝酸钠为碱化剂合成并引入硅酸钠的混凝剂,有利于提高凝聚速度和絮集物颗粒大小.在Si/Al摩尔比为0.10时处理效果达到最佳.     

腐殖酸对As(V)在覆铁砂介质中吸附行为的影响

对腐殖酸(HA)进行了成分分析及红外表征,并从HA浓度、pH值、As(Ⅴ)初始浓度等方面,研究了HA对As(Ⅴ)在覆铁砂介质中吸附行为的影响.结果表明,随着HA浓度的升高,总砷去除率逐渐降低.当HA浓度增加到25mg.l-1时,与不存在HA条件下相比,总砷去除率降低了12%左右.溶液pH值影响As(Ⅴ)的去除,pH值从6升高到8时,总砷去除率从52.1%降到了39%.其中的作用机理主要是HA与As(Ⅴ)在覆铁砂表面形成竞争吸附,HA争夺了As(Ⅴ)的吸附点位.此外,HA与Fe(Ⅲ)的络合作用也是导致覆铁砂对砷的去除率降低的一个重要原因.     

分子结构在腐殖酸对菲吸附行为中的影响

用连续碱提取具有不同结构组成特征的腐殖酸级分,考察了分子结构在腐殖酸对菲吸附行为中的影响,结果表明：随着腐殖酸中元素碳、表观分子量以及脂肪碳含量的增加,腐殖酸对菲的吸附能力和吸附的非线性特征都呈增强趋势;相反,随着腐殖酸中元素氧和芳香碳含量的增加,腐殖酸对菲的吸附能力和吸附的非线性都逐渐减弱,这主要与结构中极性官能团所连位置有关．     

氯酚在胡敏酸上的吸附

用静态平衡法了白洋研究泥中胡敏酸对氯酚的吸附情况,当温度升高或ＰＨ值降低时,ＨＡ对４－氯酚的吸附量增大,对４－氯酚和３,５－二氯酚两种吸附质组成的混合溶液,ＨＡ对３,５－二氯酚的吸附量大于ＨＡ对４－氯酚的吸附量;     

微生物降解褐煤产生的腐植酸化学特性研究

本文对微生物降解褐煤产生的腐植酸的化学特性进行了分析.结果表明,褐煤经微生物降解后其腐植酸与降解前相比,氢和氧百分含量增加,碳百分含量减少,分子量减小 ,而絮凝极限明显增大,红外吸收光谱也发生明显变化.     

胡敏酸对沉积物中重金属形态分布的影响

采用连续提取法分析沉积物添加胡敏酸后,其中重金属(Cd, Cu, Zn, Pb和Ni)的形态分布状况.结果显示:随着胡敏酸的加入,重金属的可交换态含量都不同程度的降低,铁锰氧化物结合态含量不同程度的增加,有机结合态和残渣态含量有所提高.Pb和Ni有机质结合态的增加与胡敏酸的浓度有较好的相关关系.五种重金属中对Zn的影响最为显著,对Cd的影响最小.表明胡敏酸能促进重金属由非稳定态向稳定态转化,即能钝化沉积物重金属,降低其生物有效性.