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| 編輯推薦： |
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《纳米聚合氯化铝絮凝剂制备及应用》一书深入介绍了了纳米Al13絮凝剂的絮凝基础理论及其在污水处理中的制备工艺、应用技术及使用效果。本书内容具有很强的实用性，对于相关专业读者具有很强的参考性。
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| 內容簡介： |
本书首次全面论述了纳米Al13絮凝剂的絮凝基础理论、制备工艺和应用技术。内容包括：铝盐混凝剂概述，聚合氯化铝中纳米Al13形态分离纯化及表征，Al13的混凝效果，Al13形成絮体的生长、破碎及再生能力，絮体分形特性，多次投加工艺对Al13 混凝行为和絮体特性的影响，Al13在混凝滤联合工艺中的应用，聚硅酸对Al13 混凝行为及混凝滤工艺的影响，以及Al13混凝剂的应用。
本书适于从事水和废水处理、絮凝剂生产及应用、应用化学、环境化学等方面研究及生产实践的科技人员参考，也可供高等学校相关专业师生参阅。
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| 關於作者： |
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高宝玉，工学博士，山东大学二级岗位教授，博士研究生导师。2001.12012.11担任山东大学环境科学与工程学院院长，享受国务院政府特殊津贴，山东省有突出贡献的中青年专家，山东省XX科技工作者。济南专业技术拔尖人才。 二十多年来，一直从事水处理药剂及水和废水处理方面的教学、科研和开发工作。承担或参加了X家级、省部级等研究课题50余项，鉴定成果25项，申请专利90项（其中：发明专利70项，授权48项；实用新型专利20项且全部授权），在中外文学术期刊上发表学术论文480余篇其中被SCI收录260余篇、EI收录210篇，参编专著3部，开发研制出十余种新型高效水处理剂，研制开发出的产品大多已投入到工业生产和应用中去。研究成果获各种奖励20余项其中：2012年度国际水协（IWA）亚太地区项目创新奖和全球项目创新荣誉奖各1项；国家科技进步二等奖1项；教育部发明一等奖1项、自然科学二等奖1项和科技进步二等奖1项；山东省自然科学二等奖1项、三等奖1项；山东省科技进步一等奖2项、二等奖三项、三等奖七项；国家环境保护科学技术三等奖1项；山东省发明创业奖二等奖1项；山东省发明技术展览交易会一等奖1项；等等
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| 目錄：
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1 铝盐混凝剂概述001
1.1铝盐混凝剂发展001
1.2Al13的研究与发展003
1.3铝的水溶液化学特征004
1.3.1铝的水解特性004
1.3.2铝的聚合特性005
1.4聚合铝盐混凝剂生成机制007
1.4.1六元环结构模型007
1.4.2Al13结构模型009
1.5聚合氯化铝中Al13的分离提纯方法014
1.5.1SO2-4Ba2 置换法014
1.5.2乙醇-丙酮混合溶剂法014
1.5.3凝胶色谱法014
1.6聚合氯化铝中铝形态表征方法015
1.6.1逐时络合比色法015
1.6.2核磁共振法016
1.6.3光散射法018
1.7铝盐混凝基础理论019
1.7.1凝聚混凝原理019
1.7.2混凝反应动力学022
1.7.3凝聚混凝作用机制026
1.8絮体特性研究028
1.9膜分离技术029
1.9.1传统混凝工艺面临的问题和挑战029
1.9.2膜分离技术的发展030
1.9.3膜分离技术的分类及特点032
1.9.4超滤膜工作原理及操作方式033
1.9.5膜污染034
1.10混凝超滤联合工艺035
参考文献037
2 聚合氯化铝中纳米Al13形态分离纯化及表征042
2.1聚合氯化铝中纳米Al13形态分离纯化及表征042
2.1.1SO2-4Ba2 置换法042
2.1.2乙醇-丙酮混合溶剂法042
2.1.3超滤分离法043
2.1.4层析柱分离法043
2.2聚合氯化铝中Al13形态的分离纯化方法的比较044
2.2.1Al-Ferron逐时络合比色法对Alb的测定结果044
2.2.227Al NMR图谱分析及鉴定结果044
2.2.3TEM对Al13结构形貌的表征结果045
2.2.4粒度分布测定结果046
2.2.5水处理效果初步比较048
2.3凝胶色谱法分离Al13形态影响因素048
2.3.1研究方法048
2.3.2洗脱速率对分离效果的影响049
2.3.3洗脱液pH值的改变对分离效果的影响053
2.3.4洗脱液离子强度的改变对分离效果的影响057
2.3.5聚合氯化铝的碱化度对分离效果的影响058
2.4聚合氯化铝中Al13形态水解稳定性的研究060
2.4.1稀释倍数对铝形态分布的影响060
2.4.2稀释介质pH值对铝形态分布的影响061
2.4.3水解过程研究063
参考文献069
3 Al13的混凝效果070
3.1Al13处理模拟染料废水效果070
3.1.1投加量对脱色率的影响070
3.1.2pH值对脱色率的影响072
3.2Al13处理腐殖酸HA模拟水样效果074
3.2.1投加量对HA去除效果的影响074
3.2.2pH值对HA去除效果的影响075
3.3Al13处理黄河水实际水样效果076
3.3.1中国北方春季黄河水水质指标076
3.3.2投加量对混凝效果的影响077
3.3.3pH值对混凝效果的影响079
3.4Al13处理小清河水效果研究081
3.5Al13处理含油废水效果082
3.6残留铝含量083
3.7凝聚混凝作用机理085
3.7.1扩散吸附速率和凝聚絮凝形态085
3.7.2电中和能力086
3.7.3卷扫絮凝和黏结架桥086
3.7.4表面络合模式087
参考文献089
4 Al13 形成絮体的生长、破碎及再生能力090
4.1材料与方法091
4.1.1混凝动态过程监测091
4.1.2絮体破碎再生实验093
4.2Al13处理模拟染料废水的混凝动态过程093
4.2.1不同投加量下的混凝动态过程093
4.2.2不同pH值下的混凝动态过程097
4.2.3Al13处理模拟染料废水的絮体破碎及恢复099
4.3Al13处理腐殖酸模拟水样的混凝动态过程100
4.3.1混凝剂投加量对絮体生长过程的影响100
4.3.2pH值对絮体生长过程的影响101
4.3.3剪切力对絮体破碎和再生的影响104
4.3.4pH值对絮体破碎的影响107
4.4Al13处理黄河实际水样絮体特性110
4.4.1混凝对黄河水絮体粒径分布的影响110
4.4.2剪切力对黄河水粒径的影响112
4.4.3pH值对黄河水粒径的影响114
参考文献118
5 絮体分形特性120
5.1材料与方法120
5.1.1混凝实验设置120
5.1.2混凝在线监测120
5.1.3絮体破碎再生实验121
5.2HA絮体的分形特性121
5.2.1聚合氯化铝和Al13形成絮体分形结构比较121
5.2.2pH值对絮体分形维数的影响123
5.2.3絮体生长、破碎及再生过程中分形维数的变化124
5.3黄河水样絮体的分形特性128
5.3.1混凝剂投加量对絮体分形维数的影响128
5.3.2pH值对絮体分形维数的影响128
5.3.3絮体分形维数动态过程研究130
参考文献132
6 多次投加工艺对Al13混凝行为和絮体特性的影响133
6.1多次投加工艺对混凝效果的影响133
6.2多次投加工艺对絮体再生能力和分形结构的影响135
6.2.1多次投加工艺对絮体再生能力的影响136
6.2.2多次投加工艺对絮体分形结构的影响137
6.3剪切力对多次投加工艺中絮体特性的影响139
6.3.1剪切力对二次投加工艺中絮体破碎和再生的影响139
6.3.2剪切力对二次投加工艺中絮体分形结构的影响143
参考文献145
7 Al13在混凝超滤联合工艺中的应用146
7.1材料与方法146
7.1.1混凝-超滤工艺146
7.1.2超滤参数设置146
7.1.3膜污染阻力分析147
7.2混凝超滤联用工艺处理效果148
7.2.1混凝沉淀超滤工艺对HA的去除效果148
7.2.2混凝超滤工艺对HA的去除效果149
7.3混凝超滤联用工艺膜污染分析150
7.3.1混凝沉淀超滤工艺膜污染分析150
7.3.2混凝超滤工艺中膜污染分析152
7.3.3剪切力对混凝超滤工艺中膜污染的影响156
参考文献167
8 聚硅酸对Al13混凝行为及混凝超滤工艺的影响168
8.1材料与方法169
8.1.1混凝剂的制备169
8.1.2絮体破碎再生实验169
8.1.3混凝超滤实验169
8.1.4超滤参数设置170
8.2絮体特性170
8.2.1絮体破碎和再生能力170
8.2.2絮体分形结构174
8.3聚硅铝盐混凝剂在混凝超滤工艺中的应用175
8.3.1混凝沉淀工艺的出水粒径分析175
8.3.2混凝沉淀预处理对膜污染的影响176
8.3.3混凝沉淀超滤中膜污染阻力分析177
参考文献179
9 Al13混凝剂的应用180
参考文献189
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| 內容試閱：
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目前，世界性水资源短缺与水质污染问题日趋加剧，由于水质质量、水资源可持续利用以及水污染治理问题是关系到国家社会安定、经济可持续发展的重大问题，因而受到了世界各国政府的高度重视，这极大地促进了世界水处理药剂的迅速发展，市场需求迅速增长，产品应用范围逐年扩展。
聚合铝盐是目前国内外水处理行业中广泛使用的无机高分子混凝剂，我国目前用于水处理中的聚合铝盐的年用量在1106t以上，且随着我国国民经济的迅速发展和净水要求的不断提高，其用量逐年增大。聚合铝盐是铝盐在水溶液中经过水解-聚合作用形成的羟基多核配合物，它由单体、二聚体、多聚体及部分聚十三铝（用Al13表示）等铝的羟基配合物组成，其中Al13{即\[Al12AlO4OH24\]7 }形态的粒度已鉴定为约2.5nm，他们时常结合成线性及枝状的聚集体， Al13形态的聚集体尺寸通常在几十至几百纳米。由于处于纳米级的Al13形态及聚集体投入水中后可在一定时间内具有稳定性而保持原有形态，并能取得优良的净水效果。因此，Al13形态及聚集体被认为是聚合铝盐中凝集-混凝成分，其含量可反映产品的有效性。
纳米Al13絮凝剂是通过对传统聚合铝絮凝剂中Al13聚合体分离提纯的一种絮凝剂，在条件下，纳米Al13絮凝剂中Al13聚合体含量可以高达99%。Al13聚合体是铝盐的水解溶液稳定的水解聚合形态，其分子式为\[AlO4Al12OH24\]7 ，它是由12个六配位的八面体铝原子围绕着1个四配位铝原子通过羟基桥键结合而成的核环状结构。比较而言，Al13聚合体具有更高的表面电荷，并能通过降低电荷以及水合层中Cl- ，逐渐聚集形成纤细状的线性球簇链束，因此被认为具有更强的电中和和吸附架桥能力。目前对Al13形态的研究已扩展到了水化学、地球化学及土壤化学等领域，而不局限于水处理混凝技术领域，由于Al13形态单元粒度仅为2.5nm，还被广泛应用到纳米材料和黏土矿物等领域。
高含量Al13形态的絮凝剂成为目前国内外制造聚合铝盐产品追求的目标。深入开展Al13形态在混凝行为方面的特效功能研究，为水处理领域提供一种纳米级高效能的新型聚合铝盐混凝剂，成为了当前水和废水处理领域的热点问题之一，也是新型、高效和经济的絮凝剂的主要发展方向。十一五期间，我国针对纳米Al13设立了专门的863计划，即纳米型无机高分子絮凝剂制备技术，主要是围绕优化制备高纯度纳米Al13形态的方法及纳米Al13形态的鉴定、生成转化规律及其分离、提纯方法等展开工作。
目前，现有技术制备的聚合铝盐混凝剂中含有大量的单体及低聚体铝的羟基配合物，Al13形态的含量较低，当其投入水中后，由于稀释及pH值升高，将迅速发生水解，向生成初聚体及低聚体方向发展，或直接转化生成沉淀物AlOH3am以及\[nAlOH3am\]，因而其净水效果欠佳。另外，Al13形态与其他聚合形态的铝的羟基配合物在净水行为、效果和机理等方面也存在较大的差异。所以，目前研制开发高Al13形态的聚合铝盐混凝剂，并对Al13形态的物化性能、混凝行为和净水效果进行深入研究，符合我国混凝剂产业创新和发展政策，该新型高效混凝剂的研制成功必将为我国的水工业做出新贡献。
本书编著者历年所在的研究团队与我国絮凝剂的研发和成长同步。自20世纪80年代末以来，承担了20余项和省部级相关研究课题，在絮凝剂的基础研究、产品开发、生产工艺和工程应用等诸多方面都进行了全方位的研究。在絮凝剂研究领域已培养博士研究生10余名和硕士研究生30余名，发表研究论文已有400余篇，申请国家发明专利30余项（其中已授权20余项），有多项研究成果获得了和省部级奖励。本书主要的目的是把历年研究成果加以汇集，形成一本较为系统的纳米Al13絮凝剂专著，求得有关同行专家的指正与讨论。本书首次全面论述了纳米Al13絮凝剂的絮凝基础理论、制备工艺和应用技术，希望本书的出版能为我国纳米Al13絮凝剂的研制、开发和应用有所帮助。
本书共分9章，在粗略回顾了铝盐絮凝剂在世界及我国的发展的基础上，分别介绍了聚合氯化铝中纳米Al13形态分离纯化及表征，Al13的混凝效果，Al13形成絮体的生长、破碎及再生能力，絮体分形特性，多次投加工艺对Al13混凝行为和絮体特性的影响，Al13在混凝滤联合工艺中的应用，聚硅酸对Al13混凝行为及混凝滤工艺的影响，以及Al13混凝剂的应用。
本书由高宝玉、岳钦艳、王燕等编著，全书由高宝玉统一修改定稿。本书是编著者所在研究团队和数十位研究生近20多年来在铝盐高分子絮凝剂领域从基础研究到制备工艺和水及废水处理应用全方位的科技活动和研究成果的总结，期望本书的出版对我国絮凝剂的发展研究起到借鉴促进作用。
限于编著者的水平和学识，书中难免有不妥和疏漏之处，敬请专家和读者不吝指正。
编著者
2016年8月
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