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聚合氯化铝与硫酸铝区别

发布时间:2020-05-15 14:20
在传统的松香施胶工艺中,硫酸铝是松香施胶的沉淀剂。近年来,一些造纸厂用聚合氯化铝(PAC)代替硫酸铝进行松香施胶。本文对这两种铝化合物进行了比较。聚合氯化铝与硫酸铝区别

1、组成和制备
硫酸铝的组成为Al2(S04)3•nH20,是由氢氧化铝、高岭土或铝土矿与硫酸反应制得。施胶用硫酸铝的另一来源是明矾,明矾中含有硫酸钾和结晶水。它可以通过天然明矾石煅烧、提取和结晶制成。
PAC的组成可用Aln(OH)mCl3n—m表示,其中n为聚合度,m为水解度。聚合氯化铝可以用碱中和氯化铝或氢氧化铝与盐酸反应制备。常见的碱有氢氧化钠、碳酸钠、氨水和石灰。不同方法制备的PAC聚合度和水解度不同,其性能也不同。

2、水解
硫酸铝在水中溶解时,铝离子被水解,水解产物和浓度取决于溶液pH值。水解过程中,铝离子首先聚合成聚合铝离子,然后絮凝成氢氧化铝。絮凝的pH值与硫酸铝的浓度有关。硫酸铝浓度越高,絮凝pH值越低(图1)。
聚合氯化铝与硫酸铝区别
Zeta电位法和电位滴定法可用于测定铝离子基团的电学性质,后者可用于测定溶液的电学性质。
聚合氯化铝与硫酸铝区别
图2显示了电滴定的结果。当铝离子聚合成聚合铝离子时,溶液的正电荷增加。当聚合铝离子絮凝成氢氧化铝并从溶液中沉淀时,溶液的正电性降低直至消失。

对于PAC,由于制备过程中铝离子被水解,因此PAC的水解作用很弱。如图2所示,与硫酸铝一样,PAC溶液的正电荷也随着pH值的升高而降低,但起点较高,下降速度较慢。因此,在相同pH条件下,PAC比硫酸铝具有更高的正电荷。一般来说,这是PAC的一个优点,但在纸浆中的差别要小得多(图3)。
聚合氯化铝与硫酸铝区别
例如,在ph6时,PAC在去离子水中的阴离子需求量是硫酸铝的54倍,但仅是硫酸铝在纸浆中的4倍。

3、反应性
实验证明,硫酸铝在中性条件下几乎不带正电荷,但仍具有较强的反应活性。显然,这种反应性与铝离子基团的正电荷无关。硫酸铝水解生成氢氧化铝絮团,絮团的表面和胶体活性可能是硫酸铝反应性的主要原因,这和PAC的情况有所不同。

4、对纸浆pH值的影响
铝离子在水解过程中释放出H+离子,使溶液pH值降低。由于预水解作用,PAC的酸度明显低于硫酸铝。 如图4所示,为了将pH值提高到7,添加硫酸铝的纸浆中需要添加25.6mg氢氧化钠,而添加PAC的纸浆中只需要添加9.6mg氢氧化钠。
聚合氯化铝与硫酸铝区别
PAC的酸度较低,因此它使纸浆pH下降的程度小于硫酸铝(图5)。
聚合氯化铝与硫酸铝区别
5、稳定性
硫酸铝是十分稳定的化学品,可以根据“正向施胶”或“逆向施胶”的要求在造纸系统中不同的地点添加。PAC不稳定,特别是稀释后,需要在松香添加点附近添加。另外用PAC作沉淀剂时,需在造纸机前箱附近加入松香胶。

6、对松香施胶的影响
生产实践表明,硫酸铝或PAC有助于分散松香胶,产生良好的施胶效果。从手抄片实验的结果来看,两种施胶系统受纸浆pH值影响的规律大致相同(图6)。
聚合氯化铝与硫酸铝区别
为了使硫酸铝和PAC的施胶效果更好,需要通过比较较终施胶成本来确定。由于缺乏一种简单的测定PAC聚合度的方法,很难从用量上判断硫酸铝和PAC的质量。

7、结论
硫酸铝和聚合氯化铝是优良的松香沉淀剂,它们有以下主要区别:
1.PAC是预水解的铝盐,硫酸铝主要在纸浆中水解。
2.PAC的酸度低于硫酸铝。
3.PAC中含有氯离子,而硫酸铝中含有硫酸根离子。

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