聚合氯化鋁

PAC 的形態(tài)組成與分析
       長期以來，各學科的眾多研究工作者對鋁的水化學反應(yīng)及其形態(tài)組成進行了大量的研究，采用了許多不同的分析檢測手段，其中包括諸如光譜分析、電化學以及熱力學等方法。但由于鋁的水解化學反應(yīng)極為復雜，水解形態(tài)的組成千變?nèi)f化，再加上許多實驗研究結(jié)果均是在不同條件下取得的，尤其是所用實驗樣品是在不同的物理化學環(huán)境中、以不同的操作方法制備出來的。因此到目前為止，仍難以確切地了解反應(yīng)生成的各種羥基鋁絡(luò)離子，尤其是聚合羥基鋁絡(luò)離子的組成和穩(wěn)定性。
鋁化合態(tài)的傳統(tǒng)研究方法是化學分析法和電位滴定法，最初的理論認為，鋁水解產(chǎn)物的羥基化合態(tài)是由單體到聚合物按六元環(huán)的模式發(fā)展，直到生成沉淀仍保持著拜耳石的結(jié)構(gòu)，但它缺乏直接的結(jié)構(gòu)分析證實。造紙界普遍接受 Hayden--Rubin 理論，認為明礬水解產(chǎn)物的主要有效成分是Al8(OH)204+ 、Al8(OH)10(SO4)54+ 以及 Al(OH)3 絮團。
       近年來，由于一些新的分析測試手段的出現(xiàn)，鋁離子水解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析方法也得到進一步發(fā)展。最近的一些研究結(jié)果表明，鋁離子水解產(chǎn)物中的有效基團可能是由更多鋁離子形成的具有更強正電性的聚合體。最新興起采用的核磁共振 27Al NMR 法和小角度 X-射線衍射法的鑒定結(jié)果表明，鋁鹽水解產(chǎn)物中只存在單體、二聚體和 Al13，即 Al12AlO4(OH)247+及更高聚集體的形態(tài)分布，但這種測試方法仍存在許多未知部分。這種方法設(shè)備費用昂貴，測試技術(shù)要求復雜，目前在眾多的測試方法中，相對比較簡單實用的當屬 Ferron 逐時絡(luò)合比色分光光度法。
        Ferron 逐時絡(luò)合比色分光光度法的原理是：由于 Ferron 試劑與 Al(III)的單體及不同聚合物有不同的反應(yīng)速率，據(jù)此可以將它們分為以下三類：
（1） Ala（反應(yīng)立刻進行）包括單體和初聚物（Al1--3 )，其超濾規(guī)范分子量多在 500 以下；
（2） Alb（反應(yīng)較快）包括一些低聚物（Al6--8 )和中聚物（Al13 )，其超濾規(guī)范分子量分布范圍為 1000～50000，大多在 10000 以下；
（3） Alc（反應(yīng)較緩慢）包括高聚物（Al>13）和溶膠態(tài)[nAl(OH)3]，其超濾規(guī)范分子量分布范圍為 50000～100000。

 其中 Alb 還可以根據(jù)反應(yīng)時間再細分為 Alb1 、Alb2、Alb3 三部分。Alb1主要是線型低聚物，其特征是聚合度低而電荷有所增長；Alb2 主要是由低聚物發(fā)展而成的高聚物，但仍以保持線型結(jié)構(gòu)為主，其特征是聚合度中等而電荷較高；Alb3 主要是以環(huán)狀結(jié)構(gòu)為主的高聚物組成，并有部分羥橋轉(zhuǎn)化為氧橋聚合，其特征是聚合度較高，電荷中等，較易進一步聚合而較難解聚。