聚碱式氯化铝制备实验探索

２．２ 反 应 原 理
时间。
２Ａｌ＋２ＮａＯＨ＋６Ｈ２Ｏ ＝ ２Ｎａ［Ａｌ（ＯＨ）４］ ＋ ２．４ 聚合温度
３Ｈ２↑ ２Ｎａ［Ａｌ（ＯＨ）４］ ＋ＮＨ４ＨＣＯ３ ＝２Ａｌ（ＯＨ）３ ＋
该方法常温聚合可以制得无色透明树脂状聚碱 式氯化铝。产品净水效果越好，可以满足学生分批
Ｎａ２ＣＯ３ ＋ＮＨ３ ↑ ＋２Ｈ２Ｏ
Ｆｉｇ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｆｏｒ ｓｏｉｌ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｙ ＰＢＣＡ－ＴＭ （Ａ）ａｎｄ ＰＢＣＡ－ＩＭ （Ｂ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ 图２ 改进方法与传统方法制备的 ＰＢＡＣ 对泥土悬浮液净水效果比较
［１］ 张红萍．云南师范大 学 学 报： 自 然 科 学 版，２００３，２３ （２）： ４３－４５
［８］ 张会展，周健，方春玉． 四 川 理 工 学 院 学 报： 自 然 科 学 版， ２００６，１９ （２）：８５－８９
２０１４ 年 第 １０ 期 化 学 教 育 （ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ）
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Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ
［５］ 刘春涛，马荣华，李 莉． 水 处 理 技 术，２００２，２８ （６）：３５０ －３５１
［６］ 万婕， 倪 筱 玲， 王 静 秋． 大 学 化 学，１９９８，１３ （３）：４１－ ４２，４６
［７］ Ｘｕ Ｂ Ｊ，Ｘｉａｏ Ｔ Ｃ，Ｙａｎ Ｚ Ｆ，ｅｔ ａｌ．Ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ ａｎｄ Ｍｅｓｏ－ ｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００６，９１ （１－３）：２９３－２９５
１ 聚 碱 式 氯 化 铝 制 备 方 法
１．１ 传 统 制 备 聚 碱 式 氯 化 铝 的 方 法 现有实验教材 制 ［３］ 备聚碱式氯化铝的实验 原 理
如下。
２Ａｌ＋６ＨＣｌ＝２ＡＣｌ３＋３Ｈ２↑ ＡｌＣｌ３＋３ＮＨ３·Ｈ２Ｏ＝Ａｌ（ＯＨ）３＋ ３ＮＨ４Ｃｌ ｍＡｌ（ＯＨ）３＋６ＨＣｌ＝ ［Ａｌｍ （ＯＨ）ｎ（Ｈ２Ｏ）ｘ］Ｃｌ３ ｍ－ｎ （ｍ＝２～１３，ｎ≤３ｍ） 运用 该 原 理 制 备 聚 碱 式 氯 化 铝 存 在 以 下 缺 点 。 ［４］ （１） 药 品 用 量 大 （３ ｇ Ａｌ、５０ ｍＬ ６ｍｏｌ／Ｌ ＨＣｌ）。不利 于 学 生 节 约 意 识 的 培 养， 同 时 增 加 了 不必要的教学经费。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ；ｓａｖｉｎｇ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ
此无需加热，反应快速并彻底。
（ＰＢＣＡ，ＩＭ） 用 于 铁 黄 和 泥 土 悬 浮 液 ， ［８］ 具 体 净
２．３ 减 压 抽 滤
水 实 验 方 案 见 表 １， 净 水 效 果 分 别 见 图 １、 图 ２。
Ａｌ（ＯＨ）３ 用 ＮＨ４ＨＣＯ３ 与 Ｎａ［Ａｌ（ＯＨ）４］ 反
表 １ 净 水 实 验 方 案
相比，药 品 用 量 分 别 减 少 了 ２／３、４／５， 体 现 了 节 约型化学的原则。
应制备，反 应 过 程 中 产 生 大 量 氨 气，使 制 备 的 Ａｌ（ＯＨ）３固 体 蓬 松、 多 孔 、 ［７］ 易 抽 滤， 从 开 始 抽 滤至 Ａｌ（ＯＨ）３ 洗 涤 干 净 所 需 时 间 约 为 ５ ｍｉｎ， 与 文献 中 ［３］ 的制备方案相比明显缩短了学生整体 实 验
实验的需求。
ｍＡｌ（ＯＨ）３＋６ＨＣｌ＝
３ 净 水 效 果 比 较
［Ａｌｍ （ＯＨ）ｎ（Ｈ２Ｏ）ｘ］Ｃｌ３ ｍ－ｎ （ｍ＝２～１３，ｎ≤３ｍ）
分别将按传统方 法 制 备 的 聚 碱 式 氯 化 铝 （ＰＢ－
Ａｌ与 ＮａＯＨ 反应为 放 热 反 应 且 活 化 能 低， 因 ＣＡ，ＴＭ） 和 按 改 进 方 法 制 备 的 聚 碱 式 氯 化 铝
２０１４ 年 第 １０ 期 化 学 教 育 （ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ）
聚碱式氯化铝制备实验探索＊
吴 永 娟１＊＊ 杜 书 轩２ 连 泽 宇１ 刘 凡 凡１
（１．河 北 师 范 大 学 汇 华 学 院 河 北 石 家 庄 ０５００９１；２．定 州 市 林 业 局 河 北 定 州 ０７３０００）
＊ 大类招生模式下无机化学实验教学探索 （２０１２０１０７） ＊＊ 通信联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｊｗｕ７６＠１６３．ｃｏｍ
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化 学 教 育 （ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｘｊｙ．ｏｒｇ） ２０１４ 年 第 １０ 期
２．１ 药 品 用 量 １．０ｇ Ａｌ、１０ｍＬ ＨＣｌ与 ３ｇ Ａｌ、５０ ｍＬ ＨＣｌ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｐｏｌｙａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂｙ ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｍｅｔｈｏｄ， ｗｈｏｓｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｎ ｔｅｘｔｂｏｏｋ．
４ 结 论
通过改进实验方案，常温下制备出净水效果良 好的聚碱式氯化铝。该方法与现有实验教材提供的 实验方案相比具有明显的优点。在制备方法上：① 简单；② 节约能 源； ③ 节 约 药 品。 在 净 水 效 果 上： ①净水时间短；②净水效果明显。
参 考 文 献
Ｆｉｇ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｆｏｒ ｆｅｒｒｉｃ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｙ ＰＢＣＡ－ＴＭ （Ａ）ａｎｄ ＰＢＣＡ－ＩＭ （Ｂ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ 图１ 改进方法与传统方法制备的 ＰＢＡＣ 对铁黄悬浮液净水效果比较
聚碱式氯化铝制备实验是高等院校化工、化学 专业基础化学实验中一个非常重要的实验内容，该 实验过程涉及称量、加热、常压过滤、减压过滤、 调节 ｐＨ 等基本操作。运用于基础化学实验教学不 仅可以加强学生化学实验基本操作和技能的训练， 还可以提高学生的观察能力，对塑造学生严谨的科 学态度和科学探究意识具有一定的指导作用。
［２］ 王静秋，黄世炎，万 婕， 等． 武 汉 大 学 学 报： 自 然 科 学 版， １９９３ （２）：３０－３５
［３］ 刘翠 格， 杨 述 韬． 无 机 和 分 析 化 学 实 验． 北 京： 化 学 工 业 出 版 社 ，２０１０：９８－９９
［４］ 姜 述 芹， 马 荔， 梁 竹 梅， 等． 实 验 室 研 究 与 探 索 ，２００５， ２４ （７）：１８－２０
（４） 聚合温度高，实验最后一步需将产物置于 ６０ ℃ 恒 温 箱 中 聚 合 １２ｈ， 才 能 得 到 最 终 产 品 聚 碱 式氯化铝 ， ［５］ 浪费能源。
（５） 最终产品净水效果不明显。 １．２ 改 进 方 案 制 备 聚 碱 式 氯 化 铝
鉴于上述实验中存在的问题，在参考文献及反 复实验的基础上确立了如下实验方案。
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摘要 通过改进的制备方案，在常温下成功制备聚碱式氯化铝。无论在制备方法上还是在净 水效果上，改进后的聚碱式氯化铝的制备方案都优于现有教材采用的实验方案。
关键词 聚碱式氯化铝 节约型化学 实验探索
聚碱式氯化铝为黄色或无色树脂状固 体 ， ［１］ 是 介于 ＡｌＣｌ３ 和 Ａｌ（ＯＨ）３ 之 间 的 一 系 列 中 间 水 解 产 物聚合而成的高分子化合物，易溶于水。由于它是 一种通过羟基架桥聚合而成的多羟基多核配合物， 相对分子质量较 一 般 絮 凝 剂 （如 硫 酸 铝、 明 矾 等） 大得多，且具有桥式结构，所以它有很强的吸附能 力 。 ［２］ 另外， 它 在 水 溶 液 中 形 成 许 多 高 价 配 阳 离 子，如 ［Ａｌ２（ＯＨ）２（Ｈ２Ｏ）８］４＋ 等， 能 显 著 降 低 水 中泥土胶 粒 上 的 负 电 荷， 因 此 在 水 中 凝 聚 效 果 显 著，沉降快速，既能除去水中的悬浮颗粒和胶状杂 物，还能有效地除去水中的微生物、细菌、藻类以 及高毒性 重 金 属 离 子 （如 铬、 铅 等）。 因 此， 聚 碱 式氯化铝是应用广泛的高效净水剂。
ＷＵ Ｙｏｎｇ－Ｊｕａｎ１＊＊ ＤＵ Ｓｈｕ－Ｘｕａｎ２ ＬＩＡＮ Ｚｅ－Ｙｕ１ ＬＩＵ Ｆａｎ－Ｆａｎ１
（１．Ｈｕｉｈｕａ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅｂｅｉ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００９１，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｄｉｎｇｚｈｏｕ，Ｄｉｎｇｚｈｏｕ ０７３０００，Ｃｈｉｎａ）
由图１、图２的实验现象 可 以 看 出， 与 加 入 用 传统方法制备的聚碱式氯化铝净水效 果 （图 １Ａ 和 图２Ａ） 及未加入聚碱式氯化铝的对照体系 （图１Ｃ 和图２Ｃ） 相比， 加 入 用 改 进 方 法 制 备 的 聚 碱 式 氯 化铝的净水效果 （图１Ｂ 和２Ｂ） 远远比用传统方法
制备的聚碱式氯化铝净水效果明显。
（２） 反应不彻 底。 由 于 ＨＣｌ极 易 挥 发，Ａｌ与 ＨＣｌ溶液在加热 从而导致反应不彻底。
（３） 不 易 于 抽 滤。 反 应 过 程 中 生 成 极 细 的 Ａｌ（ＯＨ）３胶状 物， 减 压 抽 滤 需 时 长 （约 １５ ｍｉｎ）， 不利于学生实验的进行。
Ｔａｂｌｅ １ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
Ａ
５０ｍＬ 铁黄或土壤悬浮液＋ ０．５ｇ ＰＢＣＡ－ＴＭ
Ｂ
５０ｍＬ 铁黄或土壤悬浮液＋ ０．５ｇ ＰＢＣＡ－ＩＭ
Ｃ
５０ｍＬ 铁黄或土壤悬浮液对照体系
同 时 搅 拌 ５ｓ， 静 置 １ ｍｉｎ， 观 察 净 水 效 果
（３） 将沉 淀 转 移 到 ５０ ｍＬ 烧 杯 中 加 入 １０ ｍＬ ６ｍｏｌ／Ｌ ＨＣｌ，加 热 搅 拌 至 混 合 物 为 淡 蓝 色， 常 温 聚合１２ｈ， 得 到 最 终 产 品 为 无 色 透 明 的 树 脂 状 聚 碱式氯化铝固体。