基本信息
- 项目名称：
- PSPAFC中铁铝共聚物的形态分布及其絮凝性能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 通过对经典的的Ferron逐时络合比色法进行改进，建立起一种能同时测定无机复合高分子絮凝剂中Fe、Al的方法，使其能用于PSPAFC中Fe/Al共聚物形态分布的测定。通过测定PSPAFC中Fe/Al共聚物的形态分布，确定PSPAFC中nAl/nFe、nSiO2/n[Al,Fe]、nP/n[Al,Fe]的最佳比例，并通过废水处理实验，验证形态分析法所得出的结论。
- 详细介绍：
- PSPAFC中铁铝共聚物的形态分布及其絮凝性能研究通过改进经典的Ferron逐时络合比色法，使其能同时测定无机高分子复合絮凝剂中Fe和Al的含量，从而分析出[Fe,Al]的三种形态分布。对于含Al、Fe复合型无机高分子絮凝剂，利用Ferron与铁铝水解态络合反应的差异可将水解铁铝溶液中铁铝共聚物的形态（以[Fe,Al]表示）划分为3类，不同形态所起的絮凝作用是不同的，其中[Fe,Al](b)的含量越高越有利于絮凝作用。本实验拟通过Ferron与金属逐时络合法来测定实验室新研制的一种新型絮凝剂聚硅磷氯化铝铁（PSPAFC）中多金属（铁铝）的形态分布，以期为后续的PSPAFC的絮凝机理及性能研究提供参考。利用该方法测定按不同nSiO2/n[Fe,Al]、nAl/nFe、nP/n[Fe,Al]比例制备的新型无机高分子絮凝剂PSPAFC中[Fe,Al]的形态分布，经过多次实验所得的结果表明，不同的PSPAFC中铁铝形态分布存在明显的差异，当三者比例分别为2:1、7:3和3:20时，[Fe, Al](b)形态的含量最高，说明此时絮凝效果最好。此后以模拟废水进行废水处理效果试验，其结果与上述改进的形态分析法所获得的结果完全一致，说明该测定方法的结果是准确可靠的。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的:（1）建立一种能测定含铁铝的无机复合高分子絮凝剂中铁铝共聚物的方法。（2）验证该方法后指导新型絮凝剂聚硅磷氯化铝铁（PSPAFC）的配置。基本思路:首先建立一种能同时测定絮凝剂中Al、Fe的方法，用于PSPAFC中[Fe，Al]形态分布的测定，并推测其絮凝效果。通过测定PSPAFC中Fe/Al共聚物的形态分布，确定PSPAFC的最佳配制比例，并通过废水处理实验，验证形态分析法所得出的结论。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性:该作品通过实验证实了对Ferron逐时络合比色法进行的改进是有效的，即测定铁铝共存溶液时，吸光度只与铁铝的总量有关，而与铁铝的比例无关。 先进性及独特之处:通过改进Ferron逐时络合比色法，建立了能测定复合高分子絮凝剂中含多金属聚合物含量的方法。利用该方法对新型絮凝剂PSPAFC中[Fe，Al]的形态分布进行了测定，并和模拟废水的结果进行对比，验证了该方法是准确且有效的。
应用价值和现实意义
- （1）建立了一种能用于Fe/Al共聚物形态分布测定的方法，可为含Fe、Al的无机复合高分子絮凝剂中金属形态的分布提供方法； （2）通过测定絮凝剂PSPAFC中Fe/Al共聚物形态分布，可推测出其絮凝性能，从而获得该絮凝剂的最佳配比，指导该絮凝剂的研制； （3）结合絮凝剂的絮凝效果和形态分析结果，可从理论上指导无机高分子絮凝剂的开发，促进无机高分子絮凝剂向更高的方向发展。
学术论文摘要
- 改进了经典的Ferron逐时络合比色法，使其能同时测定无机高分子复合絮凝剂中Fe和Al的含量，从而分析出[Fe,Al]的三种形态分布。利用该方法测定按不同nSiO2/n[Fe,Al]、nAl/nFe、nP/n[Fe,Al]比例制备的新型无机高分子絮凝剂PSPAFC中[Fe,Al]的形态分布，结果表明，不同的PSPAFC中铁铝形态分布存在明显的差异，当三者比例分别为2:1、7:3和3:20时，[Fe, Al](b)形态的含量最高，说明此时絮凝效果最好。以模拟废水进行废水处理效果试验，其结果与上述改进的形态分析法所获得的结果完全一致，说明该测定方法的结果是准确可靠的。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 国内外对同时测定含铁铝的无机复合高分子絮凝剂的溶液中Fe/Al共聚物的方法鲜见报道。
参考文献
- [1]Gao B Y,Wang Y,Yue Q Y.The chemical species distribution of aluminum in composite flocculants prepared from polyaluminum chloride (PAC) and polydimethyl-diallylammonium chloride(PDMDAAC) [J].Acta Hydrochimica Et Hydrobiologica , 2005 ,33：365-371 [2]王趁义，张彩华，毕树平等。Al-Ferron 逐时络合比色光度法测定聚合铝溶液中Ala,Alb和Alc三种铝形态的时间界限研究[J].光谱学和光谱分析, 2006, 25 (2):252-256 [3]李梅,曾凯,赵炜.聚铁盐形态分析方法研究进展[J].贵州大学学报(自然科学版)，2007,24(4):426-428 [4]高宝玉,王炳建.岳钦艳.聚合硅酸铁铝絮凝剂中铁的形态分布与转化[J].环境科学研究，2002,15（1）:13-16 [5]高宝玉,岳钦艳.聚硅氯化铝的形态分布及转化规律[J].环境化学,2000,19(1):1-6 [6]赵华章,彭凤仙,栾兆坤,等.以TEOS为硅源的聚硅氯化铝中铝及硅形态分布[J].环境科学学报,2004,24(2)：215-219 [7]彭建雄,薛安,赵华章等.以Al-Ferron 逐时络合比色法研究有机硅铝复合絮凝剂中铝的形态分布[J].环境科学，2008,29(9):2513-2517 [8]涂传青,徐国勋,马鲁铭等.Ferron 逐时络合比色法的改进实验研究[J].上海理工大学学报,2004,26(2):146-150
同类课题研究水平概述
- 作为水解中间产物的铝铁的多羟基络合物，其水解形态的鉴定方法有：化学分析法、电位滴定法、电位分析法、PH值测定、超滤、电镜、光散射、红外光谱等。 Al-Ferron 逐时络合比色方法利用显色剂Ferron与铝水解态络合反应的差异可将水解铝溶液中的各种铝形态划分为3类，即:Ala (单体形态)、Alb (中等聚合形态)、Alc (水解聚合大分子或溶胶聚合物)。Murphy 等将Ferron 比色法引入水解Fe(Ⅲ) 溶液形态进行分析。根据铁的不同水解形态与Ferron 试剂反应速率的差别,定量地将F(Ⅲ) 划分为Fea 、Feb 和Fec 三类。Fec 主要以自由离子、各级单核羟基络合物或低聚体形式存在；Feb是Fea向Fec转变的过渡态，分子量较低，是一系列多核羟基络合物，也被称为低聚合度无机高分子，并且形态不稳定。未与Ferron 反应的为Fec，以高聚合态或沉淀物形式存在。 这些方法都不能同时测定某种絮凝剂中Al、Fe形态分布。上述各种方法都有其特点及局限性，目前，即使把这些方法综合运用，也还不能完全彻底地解决絮凝剂中铝、铁形态鉴定问题。这在一定程度上制约着复合絮凝剂作用机理的深入研究和制作工艺的改进。与此同时，对絮凝剂在混凝过程中可能产生的瞬时形态转化的鉴定也是迫切需要解决的问题。本作品在前人的研究基础上，通过对Ferron 逐时络合比色法进行改进，使其能用于含铁铝的无机复合高分子絮凝剂的溶液中铁铝共聚物的测定，从而解决了含多金属的复合絮凝剂的溶液中多金属的形态分布的问题。
