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电解法制备聚合铝的提出,开创了一条新的聚合铝生产途径,符合国内外的研究方向和发展趋势。电解法制备的聚合铝不仅具有高Al13含量的优点,而且这种方法还有适于现场生产和批量制备的特点,因此具有重要的实用价值和广阔的应用前景。本研究的主要目的是为以电解法制备纳米级絮凝剂的研究开发与生产应用奠定理论与技术基础。 为进一步优化电解参数,提高电解PAC的品质,给研究提供理想的样品,在实验室条件下制备了一批具有不同碱化度和铝浓度的PAC,在此过程中对电解液的理化特征参数进行在线监测,发现随电解时间的延长,总铝含量逐渐升高;温度、pH值、碱化度均是先逐渐升高,随后到达一稳定值;根据碱化度的变化,可将电解液中铝形态的变化过程分为三个阶段。 采用Al-Ferron逐时络合比色法,27Al NMR核磁共振法,并借助扫描电镜,对确定条件下电解PAC的形态分布、聚合结构、结晶形貌等形态结构特征进行了深入研究。结果表明:电解PAC中的大部分铝以Al13或多个Al13的聚集形态存在;制备过程中分别将总铝与碱化度控制在1mol/L与2.3左右,便可得到Alb含量大于65%的PAC,与其它方法相比,电解法可制备出品质优良的PAC。采用Al-Ferron络合比色法测定的PAC中Alb含量与27Al NMR所测定的Al13含量具有高度一致性,故在实际分析中,可用Alb含量代表Al13含量。 以Al-Ferron络合比色法为基本方法着重对电解PAC中Alb形态的稳定性进行了研究,发现Alb含量可在一个月之内基本保持稳定,在两个月内其含量依然大于原Alb含量的一半;碱化度和总铝浓度对Alb的稳定性具有重要影响;电解PAC中Alb含量与其pH值具有正相关关系。 采用混凝烧杯试验方法,针对模拟水样和实际水样,对电解制备的高Al13含量的PAC的絮凝效能及其作用机制进行了研究。絮凝试验表明:聚合铝的絮凝效能与其铝形态分布有关,Al13含量与其絮凝效能成正比关系,在微碱性及中性条件下,相应的絮凝效能由强到弱次序为Al13>Alu>Alm;随着pH值的增加,达到等电点所需的絮凝剂投药量逐渐增加,絮凝剂的混凝区域逐渐变宽;絮凝剂的絮凝效能与混凝后水样中的残留铝含量成反比关系;对于生活污水和含油废水,电解PAC的处理效果明显优于普通絮凝剂。