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聚合氯化铝与硫酸铝的区别

来源:聚合氯化铝     时间:2017-10-31    点击次数:

    聚合氯化铝与硫酸铝的区别

    传统松香施胶工艺使用硫酸铝作为松香胶的沉淀剂,近年来一些造纸厂在松香施胶中使用聚合氯化铝(PAC)取代硫酸铝。本文对这两种铝化合物进行了比较。

    1组成和制备

    硫酸铝的组成为Al2(S04)3•nH20,由氢氧化铝、高岭土或矾土矿石与硫酸反应而制得。施胶用硫酸铝的另一个来源是明矾,它含有硫酸钾和结晶水,可用天然明矾石经煅烧、萃取、结晶而制得。

    PAC的组成可以用Aln(OH)mCl3n—m来表示,其中n表示聚合度,m表示水解度。PAC可以通过用碱中和氯化铝或用盐酸与氢氧化铝反应而制得。常用的碱包括氢氧化钠、碳酸钠、氨水和石灰,不同方法制成的 PAC具有不同的聚合度和水解度,因而性能有所差异。

    2水解

    硫酸铝溶于水后,铝离子会发生水解,水解产物和浓度取决于溶液的pH值。水解时,铝离子首先聚合成为聚铝离子,然后再絮凝成为氢氧化铝,开始出现絮凝的pH值与硫酸铝的浓度有关,硫酸铝的浓度愈高,开始絮凝的pH值愈低(图1)。

聚合氯化铝与硫酸铝的区别

    对于铝离子水解时电性的变化,可以用Zeta电位法和电量滴定法来测定,前者测定铝离子基团的电性,后者则测定溶液的电性。

聚合氯化铝与硫酸铝的区别

    图2表示电量滴定的结果,当铝离子聚合成为聚铝离子时,溶液的正电性增加,当聚铝离子絮凝成氢氧化铝而从溶液中析出后,溶液的正电性下降直至消失。

     对于PAC来说,因为在制备过程中铝离子已经水解,所以PAC的水解很弱。如图2所示,PAC溶液的正电性也象硫酸铝那样随pH升高而下降,但是起点较高,下降速度较慢,所以在同样的pH条件下,PAC表现出比硫酸铝更高的正电性。一般认为,这是PAC的一个优点,不过这种差别在纸浆中就显著变小(图3)。

聚合氯化铝与硫酸铝的区别

    例如pH6时,在去离子水中PAC的阴离子需要量比硫酸铝高54倍,但在纸浆中只比硫酸铝高4倍。

    3.反应性

    事实证明,在中性条件下硫酸铝几乎已没有正电性,但仍具有很强的反应性,显然这种反应性与铝离子基团的正电性无关。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的影响

    铝离子在水解过程中释放出H+离子,从而使溶液的pH下降。PAC由于经过预水解的缘故,酸度明显比硫酸铝低。

    如图4所示,为了将pH值提高到7,需要在添加硫酸铝的纸浆中加人25.6mg的氢氧化钠,而在添加PAC的纸浆中只需加人9.6mg的氢氧化钠。

聚合氯化铝与硫酸铝的区别

    PAC的酸度较低,所以它使纸浆pH下降的程度小于硫酸铝(图5)。

聚合氯化铝与硫酸铝的区别

    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比较不稳定,尤其是经过稀释后,因此需要在靠近松香胶添加点处添加。生产PAC—2的公司曾经为此申请一项专利,即用一个Y形管,PAC和松香胶从管上部的两端分别进人管中混合,然后从下端进人纸浆。 此外,用PAC作沉淀剂时,松香胶需要在靠近纸机网前箱的地方添加。

 

    6对松香施胶的影响

    生产实践表明,硫酸铝或PAC都可以帮助分散松香胶产生良好的施胶效果。从手抄片实验结果来看,两个施胶系统受纸浆pH 影响的规律大致相同(图6)。

聚合氯化铝与硫酸铝的区别

    至于硫酸铝和PAC那个效果更佳,需要通过比较施胶的最终成本来确定。由于缺乏简便方法测定PAC的聚合度,所以很难从用量上判断硫酸铝和PAC的优劣。

    7结语

    硫酸铝和聚合氯化铝都是良好的松香沉淀剂,它们之间有以下主要区别:

    PAC是预水解的铝盐,而硫酸铝主要是在纸浆中水解。

    PAC的酸度较低,而硫酸铝的酸度较高。

    PAC含有氯离子,而硫酸铝有硫酸根离子。

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