铝（III）分子簇的水解聚合与形态转化机理及其生物毒性效应

Al(III)的水解产物形态、结构与稳定性直接决定着其水环境中的化学行为、水质过程和生态毒性效应。项目基于对Al(III)水解聚合机理的全面分析，提出Al(III)分子簇的形成与转化途径的新认识。从结构、粒度、反应活性、稳定性等不同理化性质出发，在系统综合不同形态表征的技术手段并加以合理改进基础上，通过探讨不同制备条件下Al(III)分子簇的形态生成、结构特征、转化过程，探索典型分子簇的优化制备与分离原理及其形态稳定性。同时结合水处理混凝过程，探讨混凝剂形态的进一步水解与转化机理，并通过建立系统的生物毒性表征手段，探讨不同混凝水解形态与水处理工艺残余铝形态的生物毒性效应。以此推动对Al(III)水解化学和生物毒性效应的新认识，充分发挥水解Al(III)的高效絮凝性能，控制水体污染，保障饮用水水质安全。

本项目主要研究了一种新的简单的制备中高浓度和高Alb含量的聚合铝溶液的方法( 即Al(OH)4-加入法 )，该法制备出的聚合铝溶液具有和传统微量加碱法制备的聚合铝溶液一样高的Alb含量和形态分布。通过Al-Ferron络合比色曲线动力学拟合反应常数的值来判断铝的形态可以作为27Al-NMR法定性分析Al13的一种替代方法。采用有机溶剂沉淀法，探讨了不同比例、不同用量和不同种类有机溶剂对聚合氯化铝及聚合氯化铝锗溶液纯化的影响，总结出二氧六环是一种操作简单、用量少、效果最好的纯化溶剂。首次采用乙醇-二氧六环沉淀法得到了八面体构型的All3盐酸盐的晶体，SO42-/Pb2+沉淀置换法结合二氧六环沉淀法得到了一种近似于长方体外形的块状All3硝酸盐晶体，解析并对比了它们的XRD图谱。结果表明All3盐酸盐晶体属于单斜晶系，All3硝酸盐晶体属于正交晶系。提出了可以从阴离子的角度来研究All3的结构和性质。采用滴涂法制备了碳纳米管(MWNTs)／壳聚糖(CHIT)修饰玻碳电极。通过用该电极检测NADPH浓度变化的方法，研究了在辅酶NADPH的存在下，丙酮酸被乳酸脱氢酶还原为乳酸的酶促反应体系中，Al3+和纳米Al13对乳酸脱氢酶酶促反应的影响，设计出了采用电化学分析聚合氯化铝形态的新方法。采用微量滴碱法制备了新型絮凝剂聚合氯化钛，聚合氯化钛铁，聚合氯化钛硅，并分别探讨了聚合氯化钛，聚合氯化钛铁，聚合氯化钛硅对腐植酸，砷，Cr(VI)的去除作用，优化了实验条件，比较了去除效果，初步分析了去除机理。首次系统研究了Ferron法及改进的Ferron法在聚合氯化铝及聚合氯化钛形态分析中的应用，优化了测定条件，并与ESI—TOF—MS法的分析结果比较，证实了Ferron法应用于聚合氯化铝及聚合氯化钛形态分析的可行性，为无机絮凝剂的形态分析方法补充了新的内容。