75℃下聚铝氯化物制备与结构分析及聚铝硫酸盐制备

作     者：李娜 

作者单位：内蒙古大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙忠

授予年度：2012年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：相图 聚铝形态 结构解析 制备 Al5Cl3(OH)12·7H2O Al5Cl3(OH)12·4H2O Al10Cl4(OH)26·16H2O Al3(SO4)2(OH)5·9H2O 

摘      要：在聚铝研究中,铝形态分布和形成转化机理一直是研究与争论的热点领域。为获知更多聚铝形态的确切结构,从而最终彻底弄清聚铝形态的形成和转化规律,制备尽可能多的纯聚铝化合物并解析其晶体结构无疑是一条最有效的途径。本课题组在聚铝纯品结晶制备和晶体结构解析方面取得了突破性进展,成功合成了20余种聚铝化合物,包括氯化物、硫酸盐、硝酸盐、溴化物和碘化物等,并且通过单晶结构解析明晰了A14&Al1、P-Al13、S-K-Al13和S—-A132等聚铝形态的结构。 本文采用湿渣法绘制了75℃下AICl3-Al2O3-H2O三元体系固液平衡相图,并在相图指导下合成了A15C13(OH)12·7H2O,其纯度为：97.32%,对滤出产物的母液继续蒸发得到了纯度为81.33%的Al5Cl3(OH)12·4H2O,对固体产物A15C13(OH)12·7H2O进行热水洗涤之后成功制备了纯度为91.15%的Al10Cl4(OH)26·16H2O并且采用了化学分析、粉末XRD物相分析、红外光谱分析和热分析等手段对几种产物进行了表征。 本文采用粉末衍射数据Rietveld从头计算法解析了产物Al5Cl3(OH)12·7H2O6+(P—Al1O的晶体结构,其结果表明：聚铝阳离子均为连续的三维网孔状无限结构。从其最小重复单位[Al10(OH)24(H2O)6]6+(P-Al10不难看出,此乃“板挂P-—A113([A113(OH)24(H2O)24]15+)在进一步水解聚合过程中,丢弃其与c轴垂直的“七铝平板一侧的三个外挂铝氧八面体后彼此共点共享另一侧的三个外挂铝氧八面体形成的一种三维聚集体,每个P—Al10的两侧各邻接三个等效形态形成三层结构并沿c方向无限重复。负离子填入三维网孔中,它们的位置通过形成氢键而固定。 在聚铝硫酸盐的研究中,常在已经发生完水解聚合反应后的聚铝溶液中加入硫酸根离子来捕捉得到聚铝的硫酸盐结晶,但迄今为止用此法制成聚铝形态的硫酸盐晶体为数不多,从而制约着聚铝形态的研究。本文通过Na2SO4捕捉的方法合成了NaAl3(SO4)2(OH)6,由于NaAl3(SO4)2(OH)6的结构已被详细报道过,所以本文未做过多的表征。本文还利用直接合成法制备了A13(SO4)2(OH)5·9H2O,对A13(SO4)2(OH)5·9H2O的各种数据进行了搜集,希望能够解析出其结构以丰富聚铝形态。