聚合硅酸硫酸铝溶液中铝的形态分布及转化规律.pdfVIP

维普资讯 第 23卷 第 2期 环 境 化 学 Vo1．23．No．2 2004 芷 3月 ENVIRONMENTALCHEMISTRY March 20 聚合硅酸硫酸铝溶液中铝的形态分布及转化规律 高宝玉 刘总纲2 岳钦艳 (1 山东大学环境科学与工程学院，济南．250100；2 山东省济南市槐荫区环境监测站，济南 ．250022) 摘 要 以硫酸铝、水玻璃和铝酸钠为原料合成 出了具有不同碱化度 (曰)和 Si／A1摩尔 比 的聚合硅酸硫酸铝 (PASS)混凝剂，用 一Ferron逐时络合 比色法和 A1NMR法研究了PASS 中铝 的形态分布 ．结果表明，Si／A1摩尔 比对 PASS形念的影响要小于 曰值 的影响；在一定 的 曰值和Si／A1摩尔 比下，Alb成为PASS 中销的优势形态 ；PASS 中Alh和 Ferron试剂的反应 遵循准一级反应规律 ，其 差异 大 ． 关键词 聚合硅酸硫酸铝 ，形态分布 ， 一Ferron逐时络合 比色法 ， A1NMR法 ． 聚硅酸铝盐是在活化硅酸 (即聚硅酸)及铝盐混凝剂 的基础上发展起来的复合产 物，它同时具有电中和及吸附架桥作用ll 一．由于铝系高分子混凝剂的混凝效果与其形 态结构有着密切关系_4一，聚合硅酸硫酸铝 (PASS)中铝水解聚合物形态的研究是这类 混凝剂进一步开发应用的重要方 向 ． 本文以硫酸铝 、水玻璃和铝酸钠为原料 ，合成具有不同碱化度和 Si／A1摩尔 比的 PASS，并用 A1一Ferron逐时络合 比色法和 A1NMR法对铝 的形态及分布规律进行研究． 1 PASS的制备及测试 在剧烈搅拌下，把水玻璃稀释液 (SiO，含量为 5．7％)缓慢滴加到硫酸铝溶液 中， 滴加过程中用冰控制温度在 10℃以下 ．然后在剧烈搅拌下缓缓 向混合液中加入铝酸钠 溶液 (10．8％A120)，反应熟化至澄清 ，即得 PASS混凝剂 ． A1一Ferron逐时络合 比色法采用合加 比色．缓冲溶液法 5． A1NMR法在 JEOIYX．90QNMR谱仪上进行 ．采用 6Pl0mm样品管 (壁厚 0．50rmn， 外径 10．00mm)，样品管中心插一毛细管 (外径 2．30rmn，壁厚 0．28rmn)，毛细管 中注入 1．2mol·l 的NaA1(OH)溶液及相同体积的D，O，以作为氘锁及 Al含量 的内标 ． 2 PASS与 Ferron试剂的动力学反应 曲线 从图 1和图2可以看出，不 同碱化度 (B)和不 同Si／A1摩尔比的PASS的动力学曲 线形状相似，由开始时的急剧上升逐渐趋于平缓 ，最后接近水平 ．但 曲线因 日值和 Si／ Al摩尔 比的不同表现出不 同的趋势 ．图 1中三条曲线趋于平缓 的时间不同，B=1．0最 先趋缓 ，B=1．5次之 ，B=1．8趋于平缓 的时间最长 ，这说明 PASS与 Ferron试剂的反 应速度 随日值的增大而减慢 ，这与文献l66_报道 的聚合铝 的反应特性一致 ．当 日值增大 2003年3月 24日收稿 ． *山东省 自然科学基金资助项 目 (Y98E10081)和山东省优秀中青年科学家奖励基金资助项 目 维普资讯 2期 高宝玉等 ：聚合硅酸硫酸铝溶液 中铝 的形念分布及转化规律 209 时，PASS中聚合铝的结构单元相应增大，由低聚物 向高聚物发展，其结构也趋于多元 化 ，从而导致 Ferron试剂对羟基聚合铝分子结构中的铝难 以进行解离一络合 ，使反应延 时进行 ．图2中曲线形状的差异 比图 1小，说明Si／A1摩尔比对 PASS中铝的形态分布的 影响要小于 日值的影响．Si／A1=0．10，0．20的两条 曲线 比另外三条 曲线更早地趋于平 缓 ，且位于另外三条曲线的下方 ，说明 Si／M 摩尔 比的增大 ，溶液中由于硅酸与铝水解 产物之间的反应生成了较多的聚合物 ，减缓了铝与 Ferron试剂作用的速度 ． {型