纳米聚合氯化铝絮凝剂制备及应用

　　本书首次全面论述了纳米Al13絮凝剂的絮凝基础理论、制备工艺和应用技术。内容包括：铝盐混凝剂概述，聚合氯化铝中纳米Al13形态分离纯化及表征，Al13的混凝效果，Al13形成絮体的生长、破碎及再生能力，絮体分形特性，多次投加工艺对Al13 混凝行为和絮体特性的影响，Al13在混凝/滤联合工艺中的应用，聚硅酸对Al13 混凝行为及混凝/滤工艺的影响，以及Al13混凝剂的应用。 本书适于从事水和废水处理、絮凝剂生产及应用、应用化学、环境化学等方面研究及生产实践的科技人员参考，也可供高等学校相关专业师生参阅。

　　高宝玉，工学博士，山东大学二级岗位教授，博士研究生导师。2001.1—2012.11担任山东大学环境科学与工程学院院长，享受国务院政府特殊津贴，山东省有突出贡献的中青年专家，山东省XX科技工作者。济南专业技术拔尖人才。 二十多年来，一直从事水处理药剂及水和废水处理方面的教学、科研和开发工作。承担或参加了X家级、省部级等研究课题50余项，鉴定成果25项，申请专利90项（其中：发明专利70项，授权48项；实用新型专利20项且全部授权），在中外文学术期刊上发表学术论文480余篇（其中被SCI收录260余篇、EI收录210篇），参编专著3部，开发研制出十余种新型高效水处理剂，研制开发出的产品大多已投入到工业生产和应用中去。研究成果获各种奖励20余项（其中：2012年度国际水协（IWA）亚太地区项目创新奖和全球项目创新荣誉奖各1项；国家科技进步二等奖1项；教育部发明一等奖1项、自然科学二等奖1项和科技进步二等奖1项；山东省自然科学二等奖1项、三等奖1项；山东省科技进步一等奖2项、二等奖三项、三等奖七项；国家环境保护科学技术三等奖1项；山东省“发明创业奖”二等奖1项；山东省发明技术展览交易会一等奖1项；等等）

1　铝盐混凝剂概述001
1.1铝盐混凝剂发展001
1.2Al13的研究与发展003
1.3铝的水溶液化学特征004
1.3.1铝的水解特性004
1.3.2铝的聚合特性005
1.4聚合铝盐混凝剂生成机制007
1.4.1“六元环”结构模型007
1.4.2Al13结构模型009
1.5聚合氯化铝中Al13的分离提纯方法014
1.5.1SO2-4/Ba2+置换法014
1.5.2乙醇-丙酮混合溶剂法014
1.5.3凝胶色谱法014
1.6聚合氯化铝中铝形态表征方法015
1.6.1逐时络合比色法015
1.6.2核磁共振法016
1.6.3光散射法018
1.7铝盐混凝基础理论019
1.7.1凝聚混凝原理019
1.7.2混凝反应动力学022
1.7.3凝聚混凝作用机制026
1.8絮体特性研究028
1.9膜分离技术029
1.9.1传统混凝工艺面临的问题和挑战029
1.9.2膜分离技术的发展030
1.9.3膜分离技术的分类及特点032
1.9.4超滤膜工作原理及操作方式033
1.9.5膜污染034
1.10混凝/超滤联合工艺035
参考文献037
2　聚合氯化铝中纳米Al13形态分离纯化及表征042
2.1聚合氯化铝中纳米Al13形态分离纯化及表征042
2.1.1SO2-4/Ba2+置换法042
2.1.2乙醇-丙酮混合溶剂法042
2.1.3超滤分离法043
2.1.4层析柱分离法043
2.2聚合氯化铝中Al13形态的分离纯化方法的比较044
2.2.1Al-Ferron逐时络合比色法对Alb的测定结果044
2.2.227Al NMR图谱分析及鉴定结果044
2.2.3TEM对Al13结构形貌的表征结果045
2.2.4粒度分布测定结果046
2.2.5水处理效果初步比较048
2.3凝胶色谱法分离Al13形态影响因素048
2.3.1研究方法048
2.3.2洗脱速率对分离效果的影响049
2.3.3洗脱液pH值的改变对分离效果的影响053
2.3.4洗脱液离子强度的改变对分离效果的影响057
2.3.5聚合氯化铝的碱化度对分离效果的影响058
2.4聚合氯化铝中Al13形态水解稳定性的研究060
2.4.1稀释倍数对铝形态分布的影响060
2.4.2稀释介质pH值对铝形态分布的影响061
2.4.3水解过程研究063
参考文献069
3　Al13的混凝效果070
3.1Al13处理模拟染料废水效果070
3.1.1投加量对脱色率的影响070
3.1.2pH值对脱色率的影响072
3.2Al13处理腐殖酸(HA)模拟水样效果074
3.2.1投加量对HA去除效果的影响074
3.2.2pH值对HA去除效果的影响075
3.3Al13处理黄河水实际水样效果076
3.3.1中国北方春季黄河水水质指标076
3.3.2投加量对混凝效果的影响077
3.3.3pH值对混凝效果的影响079
3.4Al13处理小清河水效果研究081
3.5Al13处理含油废水效果082
3.6残留铝含量083
3.7凝聚混凝作用机理085
3.7.1扩散吸附速率和凝聚絮凝形态085
3.7.2电中和能力086
3.7.3卷扫絮凝和黏结架桥086
3.7.4表面络合模式087
参考文献089
4　Al13 形成絮体的生长、破碎及再生能力090
4.1材料与方法091
4.1.1混凝动态过程监测091
4.1.2絮体破碎再生实验093
4.2Al13处理模拟染料废水的混凝动态过程093
4.2.1不同投加量下的混凝动态过程093
4.2.2不同pH值下的混凝动态过程097
4.2.3Al13处理模拟染料废水的絮体破碎及恢复099
4.3Al13处理腐殖酸模拟水样的混凝动态过程100
4.3.1混凝剂投加量对絮体生长过程的影响100
4.3.2pH值对絮体生长过程的影响101
4.3.3剪切力对絮体破碎和再生的影响104
4.3.4pH值对絮体破碎的影响107
4.4Al13处理黄河实际水样絮体特性110
4.4.1混凝对黄河水絮体粒径分布的影响110
4.4.2剪切力对黄河水粒径的影响112
4.4.3pH值对黄河水粒径的影响114
参考文献118
5　絮体分形特性120
5.1材料与方法120
5.1.1混凝实验设置120
5.1.2混凝在线监测120
5.1.3絮体破碎再生实验121
5.2HA絮体的分形特性121
5.2.1聚合氯化铝和Al13形成絮体分形结构比较121
5.2.2pH值对絮体分形维数的影响123
5.2.3絮体生长、破碎及再生过程中分形维数的变化124
5.3黄河水样絮体的分形特性128
5.3.1混凝剂投加量对絮体分形维数的影响128
5.3.2pH值对絮体分形维数的影响128
5.3.3絮体分形维数动态过程研究130
参考文献132
6　多次投加工艺对Al13混凝行为和絮体特性的影响133
6.1多次投加工艺对混凝效果的影响133
6.2多次投加工艺对絮体再生能力和分形结构的影响135
6.2.1多次投加工艺对絮体再生能力的影响136
6.2.2多次投加工艺对絮体分形结构的影响137
6.3剪切力对多次投加工艺中絮体特性的影响139
6.3.1剪切力对二次投加工艺中絮体破碎和再生的影响139
6.3.2剪切力对二次投加工艺中絮体分形结构的影响143
参考文献145
7　Al13在混凝/超滤联合工艺中的应用146
7.1材料与方法146
7.1.1混凝-超滤工艺146
7.1.2超滤参数设置146
7.1.3膜污染阻力分析147
7.2混凝/超滤联用工艺处理效果148
7.2.1混凝(沉淀)/超滤工艺对HA的去除效果148
7.2.2混凝/超滤工艺对HA的去除效果149
7.3混凝/超滤联用工艺膜污染分析150
7.3.1混凝(沉淀)/超滤工艺膜污染分析150
7.3.2混凝/超滤工艺中膜污染分析152
7.3.3剪切力对混凝/超滤工艺中膜污染的影响156
参考文献167
8　聚硅酸对Al13混凝行为及混凝/超滤工艺的影响168
8.1材料与方法169
8.1.1混凝剂的制备169
8.1.2絮体破碎再生实验169
8.1.3混凝/超滤实验169
8.1.4超滤参数设置170
8.2絮体特性170
8.2.1絮体破碎和再生能力170
8.2.2絮体分形结构174
8.3聚硅铝盐混凝剂在混凝/超滤工艺中的应用175
8.3.1混凝(沉淀)工艺的出水粒径分析175
8.3.2混凝(沉淀)预处理对膜污染的影响176
8.3.3混凝(沉淀)/超滤中膜污染阻力分析177
参考文献179
9　Al13混凝剂的应用180
参考文献189