前言
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1×106t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［Al12AlO4（OH）24］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最佳凝集-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，在最佳条件下，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最稳定的水解聚合形态，其分子式为［AlO4Al12（OH）24］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Al（OH）3（am）以及［nAl（OH）3（am）］，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余项国家级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国家级和省部级奖励。本书最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/超滤联合工艺中的应用，聚硅酸对Al13混凝行为及混凝/超滤工艺的影响，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