聚合氯化铝絮凝剂
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［ ］ / 的形态测定采用逐时络合比色法 ， 工作
使得 , 、" 和! 的组成必 , @ ! 的存在， ! .中 ! " " ) ! 3 5 然不同于 , 中 、 和 的组成。 ! - ! " " ! " )! 3 5 * + * + * A 值对铝盐形态分布的影响 碱化度 A 是 , ! . 溶液的一个重要的特征参数， 由表*可以看出， 随碱化度 A 值的增加， , ! -和, ! . 的形态转化都表现出同一趋势， 减少， 和 增 ! " ! " ! " ) 3 5 这种影响就越大， 随着 A 值降低， 加， 而且 A 值越高， 这种影响变小。可能是因为碱化度越高， 自由离子和 单核羟基络合物越少， 中间多核络合物和高聚物越多， 容易与 # 而难与 # $ % % ’ (反应的络合物越少， $ % % ’ (反应 的络合物则较多。
& ’ ( 与一种或一种以上的有机化合物复合以制得一 类更高效的新型复合絮凝剂 （& / * 4 * ? @ A 0 ? @( < * / . A B > ， C A D </ . 4 0 A F G & ’ ( ) E 类复合絮凝剂中无机、 有机成分间的相互作用情况及 规律、 复合机理研究几乎是空白。有机高分子的引入 实验 必将对 & ’ ( 中铝盐的形态分布产生一定的影响， 中采用 ’ * + , . . / 0逐时络合比色法研究了聚合氯化铝 与有机高分子合成复合絮凝剂中铝盐的形态分布， 探 讨了 & ， 有机 ／ 总铝质量比 （) ／ ， 熟化时 ’ ( 碱化度 1 ’） 间等影响因素对铝盐形态分布的影响， 为此类絮凝剂 进一步研制开发和应用奠定一定的理论基础。 " 实验部分 " 3 " 仪器与试剂 瑞士 : 磁 力 搅 拌 器； 岛津 ! " H I & 自 动 滴 定 仪； 阳离子有机高分子 & （自 J K 2 # # #紫外分光光度计； I ’ ； 其他试剂均为分析纯。 制， 分子量约2 # #万） " 3 2 & ’ ( ) 的制备 将一定体积" 控制温 L 的’ * ( * ;溶液倒入烧杯中， 度在! 启动磁力搅拌器进行强烈搅拌， 缓慢 # M左右， 滴加有 机 高 分 子 溶 液 至 预 定 的 ) ／ 然后滴加 ’ 比， ／ 的O ， 滴加速度 # 3 ! @ / * N 4 ) P 溶液至预定的碱化度 1 ／ ，待碱液全部滴完后，继续搅拌反 控制在# 3 ; @ N @ A 0
* + * + / 熟化时间对形态分布的影响 熟化时间是溶液制备后放置历时， 对于呈亚稳态 的体系， 熟化过程会出现形态的转化现象， 一定程度上 反映出体系的内在特性。, ! . 形态分布随熟化时间 的变化见表/ 。由表/可知， 随熟化时间的延长， 溶液 中易于与 # 而难与其反应的 $ % % ’ (反应的络合物减少， 络合物增多， 表明熟化时络合物向高聚态转化， 且熟化 时间越长， 这种现象更明显。同时还可以看出 , ! .
由此推测： 有机高分子引入 , ! - 后可能主要与其 中的多核羟基络合物（! 反应生成新的复合产物， " 3） 另一方面， 而这种复合物与 # $ % % ’ ( 的反应速度加快； 也有可能少部分 ! " @ ! 通过反应生成共 ) 与共存的 , 聚物， 使得这部分 ! " $ % % ’ ( 的络合反应速度受到 )与# 一定程度的抑制， 在0 1 2 (之内仍没有和 # $ % % ’ ( 反应， 结果使得测出的 ! " ! " ) 含量下降， 3 含量升高。必须指 出的是， 、 , ! .中 ! " ! " " ) 3和! 5 的划分只是借 鉴 了 中铝的形态测定方法进行区别的。显然， 由于 , ! -
表! " ／ #对 $ # % " 中铝盐水解聚合 形态分布的影响 （& ） ’ ( ) * ／ . ! 4 4 + 0 4 + ; 0 : （ ! " ) 9） * 4 + : ; * 4 + 0 / 0 < + = > 0 ? + < ; 0 ? + ; * （ 9） ! " 3 : < + ; : ; 4 + : = ; 0 + * ? ; / + 0 / ; ; + 4 0 （ ! " 5 9） * < + 4 0 * < + : 0 * < + = ; * > + < * * > + : >
0 = 测的吸光值， 表明合加混合液较分加法能使 ! "与 # $ % & 合加法所需投加时间较分加法短， % ’ (较快速的络合， 操作上更为方便， 能及时地检出 ! 的含量， 因此在本 " ) 研究中依然采用合加比色 缓冲液法。 & * + * 复合体系中铝盐形态分布 , ! . 原理是利用显色剂 # $ % % ’ (与 ! "的化合物的络合动力 学差异， 把! "化合物在溶液中的水解聚合形态分为 / 类， 即： 自由离子单体及低聚羟基物 ! （实验中把在 " ) ） ， 中等 0 1 2 (内与 # $ % % ’ ( 发生反应的部分划分为 ! " ) 聚合物 ! （实验中把在0 " * 4 1 2 (内与 # $ % % ’ (发生反应 3 的部分划分为 ! ） ， 高聚物及溶胶 ! （实验中把在 " " 3 5 ） ， 0 * 4 1 2 (内不与 # $ % % ’ ( 发生反应的部分划分为 ! " 5 并可分别求得各自的含量及 比 例： ! " " " 6 7! )8! 38 。 ! " 5 铝盐的水解过程行为及其水解产物的形态结构和 转化规律还没有得到统一的明确结论， 一般认为 ! " 3 部分的凝聚絮凝能力是最强的， 依据此概念， 在聚合铝 研制中制备出高含量的 ! 一直是长期追求的目标。 " 3 ／ * + * + 0 . ! 比对铝盐形态分布的影响 实验结果表明， ／ 如表0 所示， . ! 值对 , ! .中 铝水解聚合形态分布有较大的影响。复合体系中 ! " ) 的含量随 . ／ ! 增大而降低， ! " ! " 3 含量逐渐增加， 5的 含量随有机高分子含量的增加略有降低， 而且 ! " 3的 。这说明， 有机高分子与铝离子 变化幅度明显大于 ! " ) 和铝的单核羟基络合物结合较弱， 它们与 # $ % % ’ (的反 应速度受有机高分子的影响不大。
表( &值对 $ （" ／ ） # % " 中铝盐水解聚合形态分布的影响 # ’ ! A 4 + ; 4 + ; 0 + * 0 + * * + 4 * + 4 样品 , ! , ! . , ! , ! . , ! , ! . （ ! " ) 9） = ; + > > = ; + * = ; 4 + / / : < + 0 / * 4 + : ; 0 ? + < ; （ 9） ! " 3 * ; + < * * = + > = / = + 4 ; / ? + 0 / : < + ; : ; / + 0 / （ ! " 5 9） ? + / 0 > + < ? 0 / + = * 0 * + > : / 4 + 4 0 * > + < *
随熟化过程形态转化 程 度 不 如 , 当熟化时间由 ! -， * : B增加至 > * B 时， , ! -中 ! " 4 + : ; 9 降至 ) 含量从 * 下降了; 而相应 , 0 : + ; * 9， + < / 9， ! .中 ! " ) 含量从 仅下降了* 这也表明 0 ? + < ; 9降至 0 = + / / 9， + = * 9， , ! . 溶液相对于 , ! - 溶液具有较强的稳定性。 / 结论 通过对 , 发现 . ／ 、 ! . 中铝盐形态分布的测定， ! 碱化度 A 、 熟化时间均对铝的形态分布有一定的影响。 （下转第* *页）
合氯化铝与有机高分子复合絮凝剂溶液中铝盐的形态分布及转化。考察了 ) ／ 碱化度 1和熟化等因素对铝盐形态分布的影响。结果 ’、 表明， 当碱化度 1为2 ， 有机高分子与铝盐质量比# ／ 含量从 3 # ’ 从#增加至%时， ’ * 2 # 3 % ! 5缓慢降至" 6 3 ! 2 5， ’ * 8 3 ! % 5升至 4 7 含量从% 当) ／ ， 此外， 当熟化时间由 2 ! ! 3 # " 5； ’9 " 1从# 3 !升至2 3 #时， ’ * ! 3 2 $ 5降至" 6 3 8 ! 5， ’ * $ 3 : $ 5 升至 ! ; 3 " ; 5； % < 4 含量从 $ 7 含量从 2 增加至: 而相应 & 表明 & 2 <时， & ’ (中 ’ * 3 8 ; 5， ’ ( )中 ’ * 3 $ 2 5， ’ ( ) 溶液相对于 & ’ ( 溶液具有较强的稳 4 含量下降了! 4 含量仅下降2 定性。 关键词：聚合氯化铝； 形态分布； 络合比色； 复合絮凝剂 中图分类号： = " ; 文献标识码： ’ 文章编号： （ ） " # # ; + $ ! # % 2 # # ; # ; + # # " ! + # ;
应; ， 即制得不同 ) ／ 略带微浊的聚 # @ A 0 ’ 比的透明、 合氯化铝与有机高分子复合絮凝剂。 " 3 ; ’ * + , . . / 0逐时络合比色法 缓冲液于 ! 取定量预先配置好的比色 + # @ N 容量 瓶中， 再定量加入代测样品， 定容后于 ; : # 0 @ 波长逐 时测定吸光度的变化。 2 实验结果与讨论 2 3 " 铝盐标准曲线的制作 在定量酸化铝标准铝溶液中加入适量比色 缓冲 + 液， 同时以水做空白， 用分光光度计在; : # 0 @ 波长测定 以’ （@ ／ ） 为横坐标， ’ * + , . . / 0溶液的吸光值， *浓度 / * N 以其相对应的吸光值 ’ 为纵坐标制得标准曲线， 2种比 色 缓冲液的标准曲线对比结果如图"所示。 +
表+ 熟化时间值对 $ # % " 中铝盐水解 ／ ， ） 聚合形态分布的影响 （" #’ ! & ’ ( ) * 熟化时间 （B ） * : * : : ? : ? > * > * 样品 , ! , ! . , ! , ! . , ! , ! . （ ! " ) 9） * 4 + : ; 0 ? + < ; 0 > + / = 0 > + ; ; 0 : + ; * 0 = + / / （ 9） ! " 3 : < + ; : ; / + 0 / ; / + * = ; : + * = ; ; + / / ; ; + 0 ; （ ! " 5 9） / 4 + 4 0 * > + < * * < + / ? * ? + 0 < / 4 + 0 ; * ? + ; *
自2 （& # 世纪 $ # 年代聚合氯化铝 / * 4 * ? @ A 0 ? @ > ， ） 混凝剂问世后， 对铝盐絮凝剂的形态分 ( < * / . A B & ’ ( 布研究， 发现铝盐絮凝剂效果好坏与其形态分布密切
［ " ! "。近年来 依 据 协 同 增 效 的 原 理 开 始 尝 试 将 相关
作者简介： 谢磊 （ ， 男， 硕士学位， 现于华南理工大学造纸与环境 " 8 : ! Q） 工程学院攻读博士学位， 研究方向为水污染控制与给水净化。
［ wenku.baidu.com 2 ） ， 取得较好的应用效果 。但此
图" ’ * + , . . / 0逐时络合比色标准曲线
用于 ’ *盐形态分布研究的络合比色两种不同方 法， （ ） 将, 测定时依 " . . / 0显色剂与缓冲液分别配制， 顺序各取一定量溶液分别投加， 为分加法。此法测定 较为规范， 但投加时间较长， 操作比较繁琐； （ ） 将显色 2 剂与缓冲液一次配好， 静置数天后使用， 测定时只需取 定量混合液即可， 为合加法， 由于显色剂会与缓冲液发 生反应， 导致影响随后铝盐各形态的测定。图"可看， 合加比色 缓冲液所测的吸光值均高于分加缓冲液所 +
" !
聚合氯化铝与有机高分子复合絮凝剂形态分布研究
谢 磊， 胡勇有， 仲海涛
（华南理工大学环境科学与工程系， 广州 ! ） " # $ % #
摘 要： 以聚合氯化铝 & （& 。采用 ’ ’ ( 和自制有机高分子絮凝剂为原料制备了复合絮凝剂 ’ ( )） * + , . . / 0逐时络合比色法研究了聚
使得 , 、" 和! 的组成必 , @ ! 的存在， ! .中 ! " " ) ! 3 5 然不同于 , 中 、 和 的组成。 ! - ! " " ! " )! 3 5 * + * + * A 值对铝盐形态分布的影响 碱化度 A 是 , ! . 溶液的一个重要的特征参数， 由表*可以看出， 随碱化度 A 值的增加， , ! -和, ! . 的形态转化都表现出同一趋势， 减少， 和 增 ! " ! " ! " ) 3 5 这种影响就越大， 随着 A 值降低， 加， 而且 A 值越高， 这种影响变小。可能是因为碱化度越高， 自由离子和 单核羟基络合物越少， 中间多核络合物和高聚物越多， 容易与 # 而难与 # $ % % ’ (反应的络合物越少， $ % % ’ (反应 的络合物则较多。
& ’ ( 与一种或一种以上的有机化合物复合以制得一 类更高效的新型复合絮凝剂 （& / * 4 * ? @ A 0 ? @( < * / . A B > ， C A D </ . 4 0 A F G & ’ ( ) E 类复合絮凝剂中无机、 有机成分间的相互作用情况及 规律、 复合机理研究几乎是空白。有机高分子的引入 实验 必将对 & ’ ( 中铝盐的形态分布产生一定的影响， 中采用 ’ * + , . . / 0逐时络合比色法研究了聚合氯化铝 与有机高分子合成复合絮凝剂中铝盐的形态分布， 探 讨了 & ， 有机 ／ 总铝质量比 （) ／ ， 熟化时 ’ ( 碱化度 1 ’） 间等影响因素对铝盐形态分布的影响， 为此类絮凝剂 进一步研制开发和应用奠定一定的理论基础。 " 实验部分 " 3 " 仪器与试剂 瑞士 : 磁 力 搅 拌 器； 岛津 ! " H I & 自 动 滴 定 仪； 阳离子有机高分子 & （自 J K 2 # # #紫外分光光度计； I ’ ； 其他试剂均为分析纯。 制， 分子量约2 # #万） " 3 2 & ’ ( ) 的制备 将一定体积" 控制温 L 的’ * ( * ;溶液倒入烧杯中， 度在! 启动磁力搅拌器进行强烈搅拌， 缓慢 # M左右， 滴加有 机 高 分 子 溶 液 至 预 定 的 ) ／ 然后滴加 ’ 比， ／ 的O ， 滴加速度 # 3 ! @ / * N 4 ) P 溶液至预定的碱化度 1 ／ ，待碱液全部滴完后，继续搅拌反 控制在# 3 ; @ N @ A 0
* + * + / 熟化时间对形态分布的影响 熟化时间是溶液制备后放置历时， 对于呈亚稳态 的体系， 熟化过程会出现形态的转化现象， 一定程度上 反映出体系的内在特性。, ! . 形态分布随熟化时间 的变化见表/ 。由表/可知， 随熟化时间的延长， 溶液 中易于与 # 而难与其反应的 $ % % ’ (反应的络合物减少， 络合物增多， 表明熟化时络合物向高聚态转化， 且熟化 时间越长， 这种现象更明显。同时还可以看出 , ! .
由此推测： 有机高分子引入 , ! - 后可能主要与其 中的多核羟基络合物（! 反应生成新的复合产物， " 3） 另一方面， 而这种复合物与 # $ % % ’ ( 的反应速度加快； 也有可能少部分 ! " @ ! 通过反应生成共 ) 与共存的 , 聚物， 使得这部分 ! " $ % % ’ ( 的络合反应速度受到 )与# 一定程度的抑制， 在0 1 2 (之内仍没有和 # $ % % ’ ( 反应， 结果使得测出的 ! " ! " ) 含量下降， 3 含量升高。必须指 出的是， 、 , ! .中 ! " ! " " ) 3和! 5 的划分只是借 鉴 了 中铝的形态测定方法进行区别的。显然， 由于 , ! -
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0 = 测的吸光值， 表明合加混合液较分加法能使 ! "与 # $ % & 合加法所需投加时间较分加法短， % ’ (较快速的络合， 操作上更为方便， 能及时地检出 ! 的含量， 因此在本 " ) 研究中依然采用合加比色 缓冲液法。 & * + * 复合体系中铝盐形态分布 , ! . 原理是利用显色剂 # $ % % ’ (与 ! "的化合物的络合动力 学差异， 把! "化合物在溶液中的水解聚合形态分为 / 类， 即： 自由离子单体及低聚羟基物 ! （实验中把在 " ) ） ， 中等 0 1 2 (内与 # $ % % ’ ( 发生反应的部分划分为 ! " ) 聚合物 ! （实验中把在0 " * 4 1 2 (内与 # $ % % ’ (发生反应 3 的部分划分为 ! ） ， 高聚物及溶胶 ! （实验中把在 " " 3 5 ） ， 0 * 4 1 2 (内不与 # $ % % ’ ( 发生反应的部分划分为 ! " 5 并可分别求得各自的含量及 比 例： ! " " " 6 7! )8! 38 。 ! " 5 铝盐的水解过程行为及其水解产物的形态结构和 转化规律还没有得到统一的明确结论， 一般认为 ! " 3 部分的凝聚絮凝能力是最强的， 依据此概念， 在聚合铝 研制中制备出高含量的 ! 一直是长期追求的目标。 " 3 ／ * + * + 0 . ! 比对铝盐形态分布的影响 实验结果表明， ／ 如表0 所示， . ! 值对 , ! .中 铝水解聚合形态分布有较大的影响。复合体系中 ! " ) 的含量随 . ／ ! 增大而降低， ! " ! " 3 含量逐渐增加， 5的 含量随有机高分子含量的增加略有降低， 而且 ! " 3的 。这说明， 有机高分子与铝离子 变化幅度明显大于 ! " ) 和铝的单核羟基络合物结合较弱， 它们与 # $ % % ’ (的反 应速度受有机高分子的影响不大。
表( &值对 $ （" ／ ） # % " 中铝盐水解聚合形态分布的影响 # ’ ! A 4 + ; 4 + ; 0 + * 0 + * * + 4 * + 4 样品 , ! , ! . , ! , ! . , ! , ! . （ ! " ) 9） = ; + > > = ; + * = ; 4 + / / : < + 0 / * 4 + : ; 0 ? + < ; （ 9） ! " 3 * ; + < * * = + > = / = + 4 ; / ? + 0 / : < + ; : ; / + 0 / （ ! " 5 9） ? + / 0 > + < ? 0 / + = * 0 * + > : / 4 + 4 0 * > + < *
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合氯化铝与有机高分子复合絮凝剂溶液中铝盐的形态分布及转化。考察了 ) ／ 碱化度 1和熟化等因素对铝盐形态分布的影响。结果 ’、 表明， 当碱化度 1为2 ， 有机高分子与铝盐质量比# ／ 含量从 3 # ’ 从#增加至%时， ’ * 2 # 3 % ! 5缓慢降至" 6 3 ! 2 5， ’ * 8 3 ! % 5升至 4 7 含量从% 当) ／ ， 此外， 当熟化时间由 2 ! ! 3 # " 5； ’9 " 1从# 3 !升至2 3 #时， ’ * ! 3 2 $ 5降至" 6 3 8 ! 5， ’ * $ 3 : $ 5 升至 ! ; 3 " ; 5； % < 4 含量从 $ 7 含量从 2 增加至: 而相应 & 表明 & 2 <时， & ’ (中 ’ * 3 8 ; 5， ’ ( )中 ’ * 3 $ 2 5， ’ ( ) 溶液相对于 & ’ ( 溶液具有较强的稳 4 含量下降了! 4 含量仅下降2 定性。 关键词：聚合氯化铝； 形态分布； 络合比色； 复合絮凝剂 中图分类号： = " ; 文献标识码： ’ 文章编号： （ ） " # # ; + $ ! # % 2 # # ; # ; + # # " ! + # ;
应; ， 即制得不同 ) ／ 略带微浊的聚 # @ A 0 ’ 比的透明、 合氯化铝与有机高分子复合絮凝剂。 " 3 ; ’ * + , . . / 0逐时络合比色法 缓冲液于 ! 取定量预先配置好的比色 + # @ N 容量 瓶中， 再定量加入代测样品， 定容后于 ; : # 0 @ 波长逐 时测定吸光度的变化。 2 实验结果与讨论 2 3 " 铝盐标准曲线的制作 在定量酸化铝标准铝溶液中加入适量比色 缓冲 + 液， 同时以水做空白， 用分光光度计在; : # 0 @ 波长测定 以’ （@ ／ ） 为横坐标， ’ * + , . . / 0溶液的吸光值， *浓度 / * N 以其相对应的吸光值 ’ 为纵坐标制得标准曲线， 2种比 色 缓冲液的标准曲线对比结果如图"所示。 +
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［ " ! "。近年来 依 据 协 同 增 效 的 原 理 开 始 尝 试 将 相关
作者简介： 谢磊 （ ， 男， 硕士学位， 现于华南理工大学造纸与环境 " 8 : ! Q） 工程学院攻读博士学位， 研究方向为水污染控制与给水净化。
［ wenku.baidu.com 2 ） ， 取得较好的应用效果 。但此
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用于 ’ *盐形态分布研究的络合比色两种不同方 法， （ ） 将, 测定时依 " . . / 0显色剂与缓冲液分别配制， 顺序各取一定量溶液分别投加， 为分加法。此法测定 较为规范， 但投加时间较长， 操作比较繁琐； （ ） 将显色 2 剂与缓冲液一次配好， 静置数天后使用， 测定时只需取 定量混合液即可， 为合加法， 由于显色剂会与缓冲液发 生反应， 导致影响随后铝盐各形态的测定。图"可看， 合加比色 缓冲液所测的吸光值均高于分加缓冲液所 +
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聚合氯化铝与有机高分子复合絮凝剂形态分布研究
谢 磊， 胡勇有， 仲海涛
（华南理工大学环境科学与工程系， 广州 ! ） " # $ % #
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