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SO_4~(2-)和/或SiO_3~(2-)对部分水解铝盐混凝剂性能的影响研究

周维芝  
【摘要】:本论文在综合国内外大量相关文献的基础上,对SO_4~(2-)和/或SiO_3~(2-)对部分水解铝盐混凝剂中铝形态及性能的影响进行了研究。同时对含SO_4~(2-)和/或SiO_3~(2-)复合混凝剂的形态的分析表征和定量计算、结构形貌、水解过程以及混凝动态过程等问题进行了较为系统的探讨。主要研究内容及结论如下: 1.Al-Ferron反应动力学曲线可以反映整个反应时间内混凝剂的铝形态与Ferron反应的情况,聚合铝盐混凝剂的Al-Ferron反应动力学曲线符合假一级化学反应方程式,Al-Ferron反应动力学法计算的铝水解形态与Al-Ferron反应过程的实验结果和~(27)Al-NMR法测定结果非常一致,可以很好的反映复合混凝剂的水解形态,避免了人为划分反应时间带来的误差。 2.Al-Ferron法和~(27)Al-NMR法的计算结果表明,在PAC的制备过程中,SO_4~(2-)和/或SiO_3~(2-)的存在都会抑制具有较好混凝性能的Al_b和Al_(13)形态的形成,SO_4~(2-)的抑制作用比SiO_3~(2-)的影响更为明显。其中,SO_4~(2-)的存在使AlCl_3的水解过程向聚合方向进行,趋于形成更大的聚集体,SiO_3~(2-)的存在使AlCl_3的水解过程向水解方向进行,趋于形成较小的聚集体。 3.SO_4~(2-)和/或SiO_3~(2-)与铝水解形态之间的相互作用会影响混凝剂的混凝性能。红外光谱结果表明,少量SO_4~(2-)存在使PAC中H-O-H水分子弯曲振动和Al-O八面体中Al-OH伸缩振动明显增强,分子间氢键O-H伸缩振动随SO_4~(2-)增加而增强至γ_(SO4/Al)=0.2时趋势逆转。SiO_3~(2-)的存在对PAC水解形态H-O-H水分子弯曲振动、Al-O八面体中Al-OH伸缩振动和分子间氢键O-H伸缩振动的影响较SO_4~(2-)弱,但随γ_(Si/Al)增加呈明显增强趋势。 4.混凝剂的透射和扫描电镜观察表明PAC、PASiC_(0.10)和PACS_(0.10)三种混凝剂在贮存初期聚集体均呈枝状分布,其中PACS混凝剂中聚集体尺寸最大,聚集体晶粒在各分枝的外缘排列致密内部排列稍松散;PAC中聚集体尺寸次之,晶粒基本在各分枝的外缘紧密排列,内部晶粒很少;PASiC混凝剂聚集体尺寸最小但数量最多且晶粒排列最紧密。随贮存时间的延长,PAC和PACS


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