聚合氯化鋁PAC 的形態(tài)組成與分析
長(zhǎng)期以來(lái)，各學(xué)科的眾多研究工作者對(duì)鋁的水化學(xué)反應(yīng)及其形態(tài)組成進(jìn)行了大量的研究，采用了許多不同的分析檢測(cè)手段，其中包括諸如光譜分析、電化學(xué)以及熱力學(xué)等方法。但由于鋁的水解化學(xué)反應(yīng)極為復(fù)雜，水解形態(tài)的組成千變?nèi)f化，再加上許多實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果均是在不同條件下取得的，尤其是所用實(shí)驗(yàn)樣品是在不同的物理化學(xué)環(huán)境中、以不同的操作方法制備出來(lái)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(xué)分析法和電位滴定法，最初的理論認(rèn)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(shí)。造紙界普遍接受 Hayden--Rubin 理論，認(rèn)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(tuán)。
近年來(lái)，由于一些新的分析測(cè)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(jìn)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(tuán)可能是由更多鋁離子形成的具有更強(qiáng)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(cè)試方法仍存在許多未知部分。這種方法設(shè)備費(fèi)用昂貴，測(cè)試技術(shù)要求復(fù)雜，目前在眾多的測(cè)試方法中，相對(duì)比較簡(jiǎn)單實(shí)用的當(dāng)屬 Ferron 逐時(shí)絡(luò)合比色分光光度法。
Ferron 逐時(shí)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(jìn)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(shí)間再細(xì)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(zhǎng)；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(jìn)一步聚合而較難解聚。