总铝浓度对聚合氯化铝中Al3+形态分布的影响

摘要：碱化度相等的聚合氯化铝溶液往往含有不同浓度的铝（Al³⁺），通过化学方法对使用不同方法制备的聚合氯化铝溶液进行分离混凝分析，并得出聚合氯化铝溶液受铝浓度的影响大小。根据聚合氯化铝溶液含总铝浓度的不同总结出混凝效果较佳聚合氯化铝溶液制备温度及总铝浓度在聚合氯化铝溶液中的分布状态，从而制备出高质量混凝效果较好的聚合氯化铝溶液。

聚合氯化铝作为混凝剂市场的主流部分，以其本身的独特特点占据了混凝剂市场的大部分份额，首先它的投药量比较低，可以避免了一些副作用的影响；适应性比较高的特点便于应用于任何环境，在一定方面上不会在因为环境的影响需要选取不同的材料；絮体密度大的特点可以使聚合氯化铝溶液中的絮体生产的比较快有利于提高生产效率；相对于同样材料来说聚合氯化铝的产污泥量较少，有效地保护了环境，适合当下绿色发展的局势，响应了绿色生产的号召；而这些特点的产生源自于聚合氯化铝含有电荷较高的阳离子—羟基聚合铝。因此近年来科学家们一直把研究铝以及聚合铝的水解反应作为研究环境材料方面的热点，以致力于研究发现出铝在聚合氯化铝中的较佳形态分布，从而实现聚合氯化铝的广泛应用。

铝在聚合氯化铝中的形态分布比较复杂，因此水解聚合氯化铝时需要考虑到多方面的因素影响。首先在制备初期应该准备充足的铝，以便于观察不同总铝浓度对聚合氯化铝的形成以及应用的影响，在实验反应过程中，应该注意观察反应时间以及温度的不同对实验结果的影响，其次还要注意碱化浓度以及碱化剂种类的不同对聚合氯化铝水解反应的影响程度以及在水解时往聚合氯化铝溶液中加碱方式以及速率对实验的影响。

1、实验部分

1.1 实验装置以及药品选择

选择氯化铝的六水合化合物作为实验聚合氯化铝溶液，之后使用氢氧化钠以及一些酸性化合物对聚合氯化铝通过电子仪器与二次蒸馏水进行水解分离以及提纯，以降低后面实验的误差。

1.2 制备聚合氯化铝溶液

将一定质量的氯化铝放置到锥形瓶中，之后将氢氧化钠伴随着快速搅拌氯化铝逐渐滴加到其中，当药品的碱化度达到所预定的程度时，继续搅拌初期设定时间，而停止滴加氢氧化钠，之后将制得的溶液在室温下进行一定时间的熟化，在严格步骤之后得到不同总铝浓度的聚合氯化铝，为后期研究Al³⁺的形态分布提供了不同的样品。

1.3 不同总铝浓度样品的Al³⁺形态分析

根据参考文献，使用络合比色法研究分析总铝浓度对聚合氯化铝中Al³⁺形态分布的影响，在水解后对产物Al³⁺与试铁灵进行一定的反应，之后根据反应的速率以及反应后溶液的颜色变化研究观察不同形态分布铝的聚合氯化铝受总铝浓度的影响，之后再调整反应时间对其进行不同浓度的分解以及后期的分析。

1.4 使用废水对聚合氯化铝溶液进行混凝实验

取适量的废水进行快速搅拌，并逐渐加入Al³⁺含量相同而总铝浓度不同的聚合氯化铝溶液，之后进行缓慢搅拌，并对搅拌后的溶液进行静置沉降，根据标准的指标对每个聚合氯化铝溶液样品的除浊率进行一定的比较分析，总结出聚合氯化铝溶液的混凝效果。

2、实验结果的分析总结

1）在制备温度相同时，总铝浓度对聚合氯化铝中铝的形态分布具有很大的影响，当铝单体小于样品中的Al³⁺的容量时随着总铝浓度的增加逐渐减小，当大于聚合氯化铝中铝的浓度时随着总铝浓度的增加而增加。

2）在其他一致而制备时间不同时，总铝浓度对聚合氯化铝中铝的形态分布略有影响，当小于60min时，Al³⁺的单形态随着总铝浓度的增加而减少，当大于60min时，Al³⁺的单形态随着总铝浓度的增加而增加。

3）Al³⁺的不同对聚合氯化铝的混凝效果有一定的影响，根据对实验结果的分析发现，当总铝浓度为0.5mol/L时，聚合氯化铝的混凝效果较好。

3、总铝浓度对聚合氯化铝中铝形态分布的建议

1）对不同的总铝浓度的聚合氯化铝进行不断的研究分析，并详细记录。

2）对研究结果进行分析，以制定出适合聚合氯化铝混凝的较佳温度以及浓度。

3）大量的实验培养实验经验以及锻炼时间掌握的程度。

4）尝试不同的蒸馏技术，研究制备适应工业化生产的高浓度Al³⁺。

5）结合纳米技术使聚合氯化铝在一定程度上保持良好的化学稳定性，减少后期实验影响误差。

6）在制备聚合氯化铝时需要控制溶液的pH值，并寻找出较佳的pH值。

4、结束语

一系列研究表明，聚合氯化铝中铝形态分布受总铝浓度的影响较大，在一定情况下，总铝浓度较高可以使聚合氯化铝的含铝较高，但是会对实验造成一定的负面作用，比如增加了沉淀中氢氧化铝的浓度，从而使后期的混凝效果不如人意，而通过大量的研究表明，将总铝浓度保持在每升0.5mol/L左右以及碱化度保持在2.5左右的情况下，可以制备出混凝效果较好的聚合氯化铝。从而有效地减少了聚合氯化铝中铝的形态分布受总铝浓度的较大影响。