检索结果-南通市图书馆

作者：范翔内蒙古大学

学位级别：硕士

铝盐水解聚合形态的结构及其演变规律既是探明铝系絮凝剂作用机理和合成高效混凝剂的重要科学问题,也是地球环境中铝迁移转化和铝污染防治的重大科学问题。由于铝盐水解过程中多种聚铝形态并存的复杂性,使得从中离析出纯聚铝化合物变得... 详细信息

铝盐水解聚合形态的结构及其演变规律既是探明铝系絮凝剂作用机理和合成高效混凝剂的重要科学问题,也是地球环境中铝迁移转化和铝污染防治的重大科学问题。由于铝盐水解过程中多种聚铝形态并存的复杂性,使得从中离析出纯聚铝化合物变得很困难,得到适合结构解析的单晶更难。因为结构已知的聚铝形态数量有限,所以单体铝究竟如何演变成氢氧化铝迄今尚无统一认识。本课题组经过多年摸索,找到了迄今认为最有效的控制手段——固液平衡相图。在相图指导下,只要将水解溶液的化学组成控制到某一目标聚铝化合物的单相结晶区,便可析出其纯品结晶或通过缓慢蒸发生长单晶;而通过添加合适的捕捉剂也可使其中某一聚铝形态结晶析出。本文于80℃用NaOH溶液对AlCl溶液实施强制水解,制成一定碱化度的储备液。在经历和未经历100℃16h水热老化的两份组成相同的储备液中加入相同数量的2,7-萘二磺酸(2,7-NDS)钠捕捉其中优势聚铝形态,成功培养出两种聚铝化合物的单晶体。X-射线单晶衍射结构分析结果表明,经历水热老化获得的单晶一是一种新的聚铝化合物,其结构式为[(2,7-NDS)NaAlOAl(OH)(HO)](2,7-NDS)?11.75HO,属单斜晶系P2/c空间群,。其中聚铝阳离子的结构相当于Na─?-K─Al上的一个完整NaO八面体帽被分成两半,一半留在原地,另一半扣在相邻的未旋转的Al单元外侧的三角形凹坑边缘上,且其外侧的一个配位点上还连接了一个萘二磺酸根,这样形成的Na(2,7-NDS)AlOAl(OH)(HO)Na单元与取向相反的相同单元首尾相接,最终形成“Z”字形无限链结构,标记为chain─2,7-NDS-Na─?-K─Al。以往报道的Na─?-K─Al均为分立存在的有限结构,这种NDS参与Na帽配位且形成一维无限链的结构方式尚属首次发现,对于深入认识萘二磺酸钠作为结晶剂用来捕捉聚铝形态的适用性和其与聚铝形态之间的相互作用规律以及?-K─Al、Al和Al的形成机理具有重要意义。未经历水热老化获得的单晶二属单斜晶系Pc空间群,其结构式为[NaAlOAl(OH)(HO)](2,7-NDS)?12.75HO,其中聚铝阳离子的结构与文献报道属三斜晶系P1空间群的[NaAlOAl(OH)(HO)](2,6-NDS)?16.5HO中Na─?-K─Al的结构(?-K─Al中与中间AlO四面体的一个顶点共点连接的三个彼此共棱的AlO八面体(Al单元)绕其中心与该顶点的连线转过60?后再在其外侧中间的三角形凹坑边缘上扣一个NaO八面体帽)类似,但配衡阴离子的种类、所属晶系和空间群及晶胞参数完全不同,是一种新的聚铝化合物,为晶体学数据库又添一新成员。本文还采用湿渣法与合成系统法相结合的方法完成了Al(SO)-Al(OH)-HO体系75°C相图的测绘,不仅为设计合成路线制备可在该温度下单独析出的[Al(OH)(HO)]SO和[Al(OH)(HO)](SO)?2HO提供了控制依据,而且为构建包含捕捉剂在内的四组分四面体相图奠定了基础。在所测相图指导下,成功培养出[Al(OH)(HO)][SO]?2HO的单晶并解析了其晶体结构,结果表明,其中聚铝阳离子的结构与文献报道汞催化下铝粉和硫酸反应所得相同产物中Al的结构(两个AlO八面体共棱连接而成)一致,说明无需汞催化,只需控制溶液化学组成使其落入[Al(OH)(HO)][SO]?2HO的单相结晶区,便可使其从水解溶液中单独析出,再次证明了相图指导聚铝化合物合成这一研究手段的科学性与高效性。

关键词：铝盐水解聚铝形态晶体结构相图

AlBr3-H2O-Al2O3体系50℃相图的绘制与两种新聚铝化合物结晶的制备及结构解析

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AlBr3-H2O-Al2O3体系50℃相图的绘制与两种新聚铝化合物结晶的制...

作者：刘永萍内蒙古大学

学位级别：硕士

铝盐的水解溶液是一个复杂的体系,从单体铝如何一步步演变成氢氧化铝,中间有多少种聚铝形态,究竟经历了哪些演变过程等问题至今都是一个谜。而铝盐水解溶液中存在的聚合体结构及其演变规律不仅是弄清铝系絮凝剂作用机理、合成高效混凝... 详细信息

铝盐的水解溶液是一个复杂的体系,从单体铝如何一步步演变成氢氧化铝,中间有多少种聚铝形态,究竟经历了哪些演变过程等问题至今都是一个谜。而铝盐水解溶液中存在的聚合体结构及其演变规律不仅是弄清铝系絮凝剂作用机理、合成高效混凝剂的理论支撑,更是地球生态中铝迁移转化和铝污染防治等环境问题的理论基础。因而设法合成更多纯的聚铝化合物并且解析其结构必然成为解决这一难题最有效的方法。为了从十分复杂的水解溶液中离析更多的聚铝化合物纯品,经过多年的探索和创新,我们找到了迄今认为最有效的控制理论——固液平衡相图。因此本文采用湿渣法成功绘制了 50℃下AlBr3-Al2O3-H2O三元体系固液平衡相图,该相图中除起始物AlBr3·6H20和最终水解产物Al(OH)3外,还存在三种自发水解产物:Al6(OH)6Br12·24H2O、Al(OH)2Br-2H2O、A15(OH)12Br3·6H2O,根据相图便可设计合理的结晶路线析出其中任意一种化合物的纯品。为获得更多结晶性好的聚铝化合物,还可以通过改变阴离子种类来改善产物结晶性。因而本文还在相图指导下,先制备目标聚铝形态储备液,再加入2,6-萘二磺酸钠(NDS)结晶剂,从而获得了两种新聚铝化合物的单晶体,结构解析结果表明,它们的结构式分别为[Al30O8(OH)56(H2O)26](NDS)8Cl2·37H20和[Al30O8(OH)60(H2O)23](NDS)6Br2·56H2O。前者中聚阳离子的结构与文献报道的Al30类似,但由于制备方法上的差异,其晶胞参数和填隙水个数均与文献不同,是一种结晶形式不同的新的聚铝化合物。后者中聚阳离子的结构相当于用2个半水缔合双羟基(OH-(H2O)0.5-OH-)替代了 Al30两侧局部碱化度对称性上最不均衡的两对相邻A1核上的两对配位水后的结果,这种水分子缔合在Al30聚铝阳离子上的情况还是首次发现,且缔合的位置恰好是Al30.5结构中两个1/4铝核、Al31中两个1/2铝核和Al32中两个铝核结合在A130上的位置,因而推测它可能是Al30→Al30.5→Al31→Al32演变过程中Al30.5的前驱体,这种新颖结构方式的发现不仅证明了用局部碱化度对称均衡原理预测进一步水解反应活性位点的准确性,还丰富了聚铝形态的结构方式,为进一步完善铝盐水解聚合形态的形成和演变机理提供了新素材。除此之外,本文还对难解聚聚铝化合物中铝含量的测定方法做了巧妙改进。

关键词：聚铝形态晶体结构演变机理相图重量法

连续与分立K-Al13硫酸盐的制备和晶体结构分析及聚铝溴化物体系相图绘制

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连续与分立K-Al13硫酸盐的制备和晶体结构分析及聚铝溴化物体系相...

作者：郭雨薇内蒙古大学

学位级别：硕士

铝盐水解产物的形态化学对地球化学、土壤化学和环境化学等众多学科领域都起到十分重要的作用,但是由于铝盐水解过程和溶液中各种聚铝形态分布的复杂性,使得从中离析纯聚铝化合物变得很困难,而生长出适合结构分析的单晶更难,导致聚铝形... 详细信息

铝盐水解产物的形态化学对地球化学、土壤化学和环境化学等众多学科领域都起到十分重要的作用,但是由于铝盐水解过程和溶液中各种聚铝形态分布的复杂性,使得从中离析纯聚铝化合物变得很困难,而生长出适合结构分析的单晶更难,导致聚铝形态结构信息严重短缺,无法对铝盐水解聚合过程和形态演变规律达成统一认识。为制备更多聚铝化合物获得更多聚铝形态的结构信息,本课题组经过十多年的摸索,形成了相图控制与形态捕捉相结合制备聚铝化合物、单晶与粉末衍射相结合解析晶体结构、结构信息归纳与理论模型演绎相结合推测演变机理的研究方法。30余种聚铝化合物的成功合成、10余种聚铝形态结构的解析、两条聚铝形态演变途径的提出和局部碱化度对称均衡原理的发现已证明了这一研究思路的正确性和有效性。本文用NaOH溶液对AlCl3溶液实施强制水解,随后加入硫酸钠捕捉其中经热老化形成的优势聚铝形态,于室温下缓慢蒸发结晶,发现在同一烧杯中生长出正四面体和长方板状两种不同晶形的单晶体,晶体结构解析结果表明,二者的组成和结构完全不同。前者的化学计量式为Na2O·13Al203·8SO3·76H20,其结构属于立方晶系F43m空间群,a= 17.838A,V= 5675.9A3,与1960年Johansson等报道的结果相同,但其中聚铝阳离子[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+(ε-K—Al13)的存在形式却不是所报道的分立存在的有限结构,而是每个ε-K—Al13都连接四个对称劈裂的Na(H2O)4+配离子,而每个Na(H2O)4+四面体又连接四个ε-K—Al13,二者按1:1的比例连续发展形成以[Na(H2O)4AlO4Al12(OH)24(H2O)12]8+(Na—ε-K-Al13)为重复单位的三维无限框架结构。所以,结构式为[Na(H2O)4Al13O4(OH)24(H2O)12][SO4]4·10H2O 的Na2O·13Al203·8SO3·76H20并不是ε-K—Al13的最早出处。这种无限的Na-ε-K—Al13形态的发现也为推测有限的Na-δ-K—Al13形态的形成机理提供了直接证据。本文还利用Cs2SO4溶液捕捉NaOH强制水解AlC13溶液中的优势聚铝形态而获得Na(H2O)4Al13O4(OH)24(H2O)12(SO4)4·10H2O互为镜像的绝对结构。后者的化学计量式为13Al2O3·6SO3·79H2O,其结构属于单斜晶系,a =14.023A,b = 11.480 A,c = 20.166 A,β=120.917°,V= 2785.3A3,与 1963年Johansson报道的属同一种晶体,但发现其中的聚铝阳离子仍是正常的[AlO4Al12(OH)24(H2O)12]7+(ε-K—Al13)而不是他报道的[AlO4Al12(OH)25(H2O)11]6+,第25个羟基其实是缔合在对称中心附近一个劈裂为两半的S042-上形成[(HOSO4)0.5-(SO4OH)0.5]3-结构来平衡电荷的,且晶体所属的空间群是P2/c也不是其报道的Pn,因此,结构式为[AlO4Al12(OH)24(H2O)12][HOSO4][SO4]2.15H2O的13Al2O3·6SO3·79H2O才是分立存在有限结构ε-K—A113的原始出处。正确认识上述两种聚铝化合物中Al13形态的存在形式和配位关系,无疑对消除半个世纪以来人们对其的误解和更新由此得出的各种应用研究结果具有十分重要的意义。本文在测绘AlI3-H2O-Al2O3体系25℃相图的过程中,用Al粉对AlI3溶液实施自发水解,在低碱化度条件下,生长出一种片状单晶,结构解析结果表明,其化学计量式为AlI3·9H2O,结构式为Al(H2O)6I3·3H20,其阳离子结构与同系的Al(H2O)6Cl3和Al(H2O)6Br3中的类似,都是分立的[Al(H2O)6]3+八面体,不同的是每个分子比其同系物多三个填隙水,说明当阴离子半径增大到一定程度,它们与阳离子之间形成的较大空隙需要溶剂分子来填充。对其进行的粉末XRD分析表明,该化合物是PDF粉末衍射数据库和ICSD无机晶体结构数据库中均没有的一种新物相,丰富了结晶卤化铝品种和粉末衍射与单晶结构数据库。本文借鉴本课题组在测定相图方面取得的成功经验,采用湿渣法确定了Al(OH)2Br·2H20和Al5(OH)12Br3·6H20三种化合物的单相结晶区和它们之间的共饱和点,一张75℃下AlBr3-H2O-Al2O3三元体系固液平衡相图基本完成,控制蒸发结晶路线便可在该温度下制备其中两种聚铝化合物的纯品结晶。

关键词：铝盐水解聚铝形态晶体结构演变机理相图

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PAC-生物联合絮凝除磷效能及机理分析

PAC-生物联合絮凝除磷效能及机理分析

作者：周长波华中科技大学

学位级别：硕士

随着社会经济的发展，我国不断加剧的水环境污染现状对污水处理提出了更高的要求。《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）及其2006年修订版的颁布，使我国大部分城镇污水处理厂均面临升级改造问题。工程实践和研究表明，连... 详细信息

随着社会经济的发展，我国不断加剧的水环境污染现状对污水处理提出了更高的要求。《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）及其2006年修订版的颁布，使我国大部分城镇污水处理厂均面临升级改造问题。工程实践和研究表明，连续流一体化间歇曝气生物反应器CIBR（Continuous-flow Intergrated BiologicalReactor）在有机物去除和脱氮除磷上能达一级A标准，但除磷效果不稳定。针对CIBR的特殊结构，采用投加化学药剂进行化学生物絮凝除磷最为简单和经济。目前，国内外学者关于化学生物絮凝除磷多停留于实验现象分析，对机理的分析鲜有涉及。论文基于CIBR研究了PAC-生物联合絮凝除磷所需的水力条件和影响因素;通过分析磷特征曲线探讨了CIBR PAC-生物联合絮凝除磷效能，并建立了磷升级改造理论投药量求解模型;结合PAC性质和污泥性质初步探讨了PAC-生物联合絮凝除磷机理。主要的研究成果如下：（1）PAC-生物联合絮凝除磷是一个快速反应过程，污泥的存在起重要作用，絮凝最佳剪切力范围为30-100rpm。絮凝除磷最佳水力条件为：快搅阶段，400rpm，15s;中搅阶段，100rpm，3min;慢搅阶段，40rpm，7min。污水二级处理过程中，PAC-生物联合絮凝除磷效率主要取决于初始TP浓度，受污泥浓度、pH和温度影响较小。但是，PAC优先和污泥快速结合可提高除磷效率。（2）CIBR反应器的沉淀区是一种介于完全推流和完全混合之间的复杂形态，三相分离器对出水磷浓度无影响，出水稳定达一级A的前提条件是反应器周期运行的磷平均含量达一级A。DO/ORP/pH在线控制参数变化规律能够很好表征CIBR脱氮除磷过程。CIBR厌氧末前后15min进行PAC-生物联合絮凝除磷最为经济有效，最佳投药量可根据论文中建立的数学模型进行计算。（3）PAC-生物联合絮凝除磷中，PO43--P的去除主要是通过与Alb反应，而与Ala和Alc关系不大。PAC与PO43-反应可形成稳定和不稳定两种络合物，部分不稳定络合物可被活性污泥通过吸附或网捕卷扫等物理作用去除。Alb和Alc对污泥絮凝起重要作用。Alb与污泥结合能够降低污泥表面电荷密度，而Alc会增大污泥表面电荷密度。（4）化学生物联合絮凝除磷优于化学絮凝除磷。PAC优先与污泥絮体相结合会使更多的聚合铝进入絮体内部，可提高絮体生物絮凝除磷效果。其除磷机理是与絮体结合的PAC和活性污泥与PO43--P共同反应的结果。活性污泥表面电荷密度和物理形态对生物絮凝除磷能力的提高起到重要作用。表面电荷降低有利于PO43-去除，但和与絮体结合的金属种类有关。

关键词：聚合氯化铝（PAC） PAC-生物联合絮凝除磷化学生物絮凝聚铝形态表面电荷密度

75℃下聚铝氯化物制备与结构分析及聚铝硫酸盐制备

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75℃下聚铝氯化物制备与结构分析及聚铝硫酸盐制备

作者：李娜内蒙古大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：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

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纯聚铝化合物的制备及表征

纯聚铝化合物的制备及表征

作者：王力内蒙古大学

学位级别：硕士

在聚铝形态的研究中,有两种研究手段是最具说服力的：一种是合成纯聚铝化合物粉末,利用X-射线粉末衍射解析其晶体结构。另一种是制备聚铝单晶,解析其晶体结构。然而至今为止只有少数的几个（6—7个）聚铝化合物,通过制备晶体并进一步通... 详细信息

在聚铝形态的研究中,有两种研究手段是最具说服力的：一种是合成纯聚铝化合物粉末,利用X-射线粉末衍射解析其晶体结构。另一种是制备聚铝单晶,解析其晶体结构。然而至今为止只有少数的几个（6—7个）聚铝化合物,通过制备晶体并进一步通过晶体衍射的方法解析出其结构,这主要是由于难以制得纯聚铝化合物的纯相。为此,本文重点合成聚铝纯相,以便通过粉末XRD进行结构解析。一、依据本课题组制备多形态聚铝的经验,本文选取200℃作为制备温度,得到纯度为99.76%的纯Al24O11（OH）44C16。对Al24O11（OH）44C16做化学分析,XRD分析及电镜表征发现,其结晶性很好,晶体形状规整,有望通过粉末衍射进行结构解析,得到其结构。二、本课题组已掌握了一种直接制备单一形态聚合氯化铝结晶的方法,但除氯化P-Al13具有良好的水溶性,已经培养其单晶并得到了结构外,其余得到的均为难溶于水的粉末,且纯度不是很高,从而制约着结构解析和聚铝形态的研究。为此本文选择聚合碘化铝体系,以期获得聚铝单晶进而解析其结构,并能更深入的研究聚铝的形态转化规律。本文采用铝粉调节碘化铝溶液碱化度的方法,促使碘化铝不断水解及聚合,在一定原料配比、反应温度及结晶条件下,制得了一种聚铝碘化物新物相粉末。化学分析表明其化学式为：Al（OH）2I·2H2O 三、本文还对未知物化学式的确定做了研究,尝试用化学分析和热分析两种方法确定一种聚铝氯化物未知产物的化学式,结果为：Al34Cl24（OH）78·39H2O。为以后解析结构做了准备。

关键词： Al24 聚铝形态结构解析聚铝碘化物 Al（OH）2I·2H2O Al34Cl24（OH）78·39H2O