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聚合氯化鋁在水中的形態及混凝機理

日期:2020/07/27 17:10 人氣:
聚合氯化鋁是一種新型無機高分子凈水劑。隨著無機高分子凈水劑逐漸成為主流的趨勢,聚合氯化鋁得到了越來越多的關注和廣泛的研究。
那么,聚合氯化鋁在水中的形態及其混凝機理是什么?億興聚合氯化鋁的制造商分析如下:
1.聚合氯化鋁在水中的形態
長期以來,科學家們對聚合氯化鋁水解物的結構和特性做了大量的研究。大致可以歸納為兩種觀點。
(1)為六元環連續分布模式,或三水鋁石碎片模式,認為由單體如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等組成。它們連續分布,以類似苯環結構的六元環模型為穩定形式,并逐漸演化發展,直至沉積物仍保持拜耳石的結構,各種形式的相對比例由水解3354在一定條件下的聚合平衡決定。其理論基礎是多核配合物的核-鏈配位機制,可以解釋在成熟和高堿度條件下三水鋁石結構的形成。然而,對于高電荷和高聚合度的復合離子的結構鑒定,特別是它們在室溫下是否存在于稀溶液中,沒有直接的證據。
模式為聚十三鋁。其研究對象主要是高濃度(鋁10-3 ~ 2摩爾/升)和高堿化度聚合氯化鋁溶液。認為Al3的水解與Be2相似。Be2的水解僅形成Be2、[BE2 (OH)] 3和[BE3 (OH) 3] 3。聚合氯化鋁溶液中只有單體、二聚體、[Al13O4 (OH) 24] 7(縮寫為Al13)和幾個Al13聚集鏈。Al13結構是約翰遜根據堿式硫酸鋁的晶體學數據首次提出的。27Al核磁共振、17ONMR和小角X射線衍射(SAXS)分析和推斷證實了它的存在。認為Al13結構的中心為AlO4四面體,外圍為12個六配位的鋁八面體,通過羥基橋連接,可寫成[Alo4al12 (OH) 24 (H2O) 12] 7,稱為Keggin結構,其粒徑約為2 ~ 3nm。同時指出,一些高度聚合的鋁以嚴重變形的結構形式存在,不能給出核磁共振信息。2.水解——的聚合機理
由于鋁()鹽水解——聚合產物中各組分形態的鑒定方法尚未建立,水解——聚合動力學方程無法通過實驗建立。只能推斷鋁()鹽水解——的聚合機理。實驗確定,在鋁()鹽水解3354的聚合過程中形成的Al13O4(OH)247是由四角四面體鋁AlO4 _ 4和12通過氧橋圍繞六配位八面體鋁形成的。當羥基與鋁的比例為B=2.0~2.5時,它們聚集成線性結構;B
在2.8時,Al13中的四面體鋁AlO4逐漸消失,當B=3時形成無定形A1(OH)3。Al(OH)3為層狀結構,每層由六配位八面體鋁組成,通過羥基橋連接形成六元環。六元環在同一側形成單層結構,各層相互堆疊形成三維結構??梢缘贸鼋Y論:
為了形成AlO4Al12(OH)247,必須形成四個配位的AlO4。在鋁()鹽水解——的聚合過程中,六配位鋁和四配位鋁在12:1處形成了最大量的AlO  _ 4 Al  _ 12 (OH) _ 247。如果聚合氯化鋁的活性組分是Al13,則可以為聚合氯化鋁的制備提供有用的信息。
在鋁()鹽水解——聚合生成氫氧化鋁的過程中,含四配位鋁的組分Al13是不穩定的。在水合鋁()煅燒脫水生成-Al2O  3的過程中,含r-Al2O3的四配位鋁體系也是不穩定的,不穩定的體系往往具有較高的活性。
3.凝結機制
目前,人們普遍認為聚合氯化鋁對水中膠體顆?;蛭廴疚锏幕炷饔檬峭ㄟ^鋁()鹽水解——的聚合產物的電中和、去穩定和吸附架橋作用來去除的,從而生成粗絮體。為了解釋鋁()鹽水解——聚合產物的作用條件,一些學者研究并給出了各種混凝面積圖,如顯示試劑C用量和顆粒表面積濃度的C-S圖、顯示C與酸堿度關系的LGc-酸堿度圖、LGc-IGs-酸堿度圖等。隨著界面和膠體水化學的發展,其他學者通過計算有效擴散層的電荷密度、電位和有效碰撞系數,獲得了絮凝效率??紤]到鋁()鹽水解——聚合產物中各組分的形態差異以及混凝過程中表面作用的真實機理,有必要對水解——聚合產物的結構進行深入研究,才能真正闡明其結構。
鋁()鹽水解——的聚合產物由不同聚合度的聚合陽離子組成。它不僅可以處理生活用水,還可以處理工業廢水,去除一些有害的陰離子和陽離子。它們在水處理技術領域中的作用可以概括如下:(1)對水中的膠體顆粒污染物進行電中和和去穩定混凝;
(2)通過吸附架橋作用絮凝凝聚的二次粗顆粒;
去除水中有害離子的吸附和絡合。
絮凝作用更多地取決于聚合產物中聚合物的表面結構特征。聚合物表面上的極性活性位點應與團聚的二次粗顆粒表面上的活性位點強烈相互作用,也就是說,只有當它們的表面結構相容時,絮凝過程才能自動朝著系統能量減少的方向進行。事實上,水中有害離子的去除可能主要依賴于聚合物和縮合產生的次級粗顆粒表面上的極性活性位點與正負離子之間的強吸引力。因此,為了深入揭示混凝機理,除了考慮能量因素外,有必要深入研究鋁()鹽水解聚合產物——和水中膠體粒子污染物的結構特征。
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