注：本文原发表于《大理学院学报》2007年12月，如需PDF原文，请留下邮箱，注明所需文章即可。
杨弋星，吴文标
摘要：利用价格便宜的纯铝制备氢氧化铝溶胶。采用丁达尔现象和过滤观测法判定制备液是否为溶胶，采用离心沉降光度法研究分析溶胶的颗粒大小和稳定性，来研究制备稳定涂膜液的{zj0}条件。研究结果表明用硝酸溶解纯铝后得到的纯铝处理液制备涂膜液的{zj0}选择条件为氨水：纯铝处理液=1：1，加液速度为10mL/min，搅拌时间为6～12h。制备出的氢氧化铝溶胶比较稳定，可用于制备氧化铝超滤膜涂膜液。
关键词：氢氧化铝溶胶；铝；制备
超滤过程具有无相际间的变化，可以在常温及低压下进行分离，因而耗能低，约为蒸发法或冷冻法的1/5～112；物质的浓缩分离过程在室温下进行，不发生质的变化，因而适合于保持风味和热敏性物质的处理等优点，所以超滤在食品工业、生物技术、医药和xx等方面具有广阔的应用前景。
超滤膜按制膜材料可分为有机膜超滤和无机超滤膜。两者比较，无机膜较有机膜耐酸碱，耐高温，机械性好，寿命长。性能良好的超滤膜要求孔径一致，分布均匀，即要求用于制备超滤膜分离层的涂膜液为颗粒大小均匀，性能稳定的溶胶溶液。
目前氧化铝无机膜是在无机膜中研究应用较多的。已报到过的制备氧化铝超滤膜的方法中多是利用铝的醇盐制备氢氧化铝溶胶的，醇盐的价格高且控制难是这一方法在应用上受限的原因，也有少数报道试用硝酸铝或硫酸铝制备氢氧化铝溶胶的报道，该技术还不是很完善，重现性差。本实验从价格便宜，纯度较高的纯铝出发，采用丁达尔现象和过滤观测法判定制备液是否为溶胶，采用离心沉降光度法 研究分析溶胶的颗粒大小和稳定性，来研究制备稳定涂膜液的{zj0}条件。
1．材料与方法
1.1．材料与设备纯铝（Al>99.85％）；硝酸：AR；氨水：AR；数显恒温水浴锅HH一$24S；精密定时电动搅拌器JJ一1；721可见光光度计；台式离心机；激光电筒。
1.2．测定方法
1.2.1．溶胶检验方法丁达尔（Tyndal1）现象
用激光电筒照射制备的溶液，出现一条均匀光束的为溶胶，没有光束或者光束分散的不是溶胶，可能是溶液、悬浊液或沉淀。
过滤观察法：将制备的非透明的氢氧化铝混合液过滤纸，滤液半透明、或澄清透明且有丁达尔现象的为溶胶，若滤液澄清透明无丁达尔现象的则不是溶胶。在溶胶制备中可能有部分颗粒到达溶胶颗粒大小，通过滤纸后混合液是具有丁达尔现象，可以通过这一方法来判断混合液颗粒的大小分布。
1.2.2．pH的测定方法
用0.5～5.0的精密pH试纸测定氢氧化铝混合液的pH。
1.2.3．氢氧化铝沉淀混合液透光率的测定方法
将氢氧化铝混合液用分光光度计测定其自然放置每隔5min的透光率（20min内）和离心5min（2000r/min）后上清液的透光率，用于表示溶胶的稳定性。
1.3．铝处理液的制备
将2.7g纯铝加入300mL lmol/L的硝酸溶液中，在100°水浴中加热1h，冷却1h后过滤，将滤液浓缩至100mL，作为纯铝处理液待用。
1.4．纯铝处理液直接制备氢氧化铝溶胶的单因素实验
1.4.1．氨水和纯铝处理液反应比例对溶胶形成的影响将纯铝处理液以10mL/min的速度加入1mol/L，氨水中，使氨水和纯铝处理液比例分别为3：1、2：1、1：1、1：2、1：3。当加液完毕5min后，加入1mol/L的硝酸溶液，使硝酸溶液和纯铝处理液比例为0.1：1继续在水浴保持反应30min取出，整个过程分别保持在85°搅拌之下，并且保持氢氧化铝混合液的体积不变。记录氢氧化铝混合液的表观状态，进行溶胶定性检测，测定其pH和透光率。
1.4.2．加液速度对氢氧化铝溶胶形成的影响
把1mol/L氨水加热至85°，将纯铝处理液分别一次性倒人，以10mL/min、10mL/2min、10mL/3min、10mL/4min的速度加入氨水中，使氨水和纯铝处理液比例为1：1当加液完毕5min后，加入10mL/min硝酸溶液，使硝酸溶液和纯铝处理液体积之比为0．1：1，继续在85°水浴搅拌下保持30min取出，并且保持氢氧化铝混合液的体积不变，测定项目同1.4.1。
1.4.3．不同搅拌时间对氢氧化铝溶胶形成的影响
把1mol/L氨水加热至85°，将纯铝处理液以10mL/min的速度加入氨水中，使氨水和纯铝处理液比例为1：1。当加液完毕1h后，加入lmol/硝酸溶液，使硝酸溶液：纯铝处理液=0．1：1，然后在85°水浴搅拌下分别保持0h、6h、12h、18h和24h，并且保持氢氧化铝混合液的体积不变。测定项同同1.4.1。
2．结果与分析
2.1．氨水和纯铝处理液反应比例对溶胶形成的影响
从表1中可以看，当氨水：纯铝分别为2：1、1：1时氢氧化铝混合液有丁达尔现象，这说明已形成了很好的溶胶；而为1：2时，丁达尔现象较弱，这说明溶胶颗粒很细。采用其它的比例都没能制成溶胶溶液。
从图1可以看出，随着氨水比例的降低，透光率是呈上升趋势。这一结果表明当氨水的用量增加时生成氢氧化铝的量增加，同时氢氧化铝胶体颗粒有增大的趋势。
从图2可以看出，3：1制备的混合液离心后透光率比值{zd0}；当比例下降到2：1时离心后透光率出现了急剧下降的现象；而当比例依次变为1：1、1：2和1：3时，离心后混合液的透光率都接近100％，变化的幅度很小。这一结果说明比例为3：1时形成的颗粒{zd0}，超过了溶胶范围，氢氧化铝被离心力沉降下来了。而当比例分别为2：1、1：1、1：2和1：3时，已经形成了较稳定的溶胶。由于在含了3：1比例的图2中，很难从图中看出比例依次为2：1、l：1、1：2和1：3时的变化规律，所以在拿去比例3：1的数据后而绘出图3。从图3可以看出当氨水比例为1：1时，离心后混合液的透光率最接近100％，这说明此比例制备的混合液可以形成较好的双电层结构，制备的溶胶比较稳定。
2.2．加液速度对氢氧化铝溶胶形成的影响
从表2中可以看出只有在10mL/min的加液速度下混合液才存在丁达尔现象，加液过快或者过慢都没有丁达尔现象，过滤纸后的结果也是如此。
从图4看出，只有在一次性倒入和10mL/min加液速度下制备的混合液的透光率几乎没有什么变化。其余条件下制备的混合液自然放置下随着时间的延长透光率都明显下降，说明其稳定性不好，其中的颗粒容易聚沉。
由图5可以看出，以一次性倒入的和10mL/min)加液速度下制备的混合液颗粒较小，离心前后的透光率几乎没有什么变化，说明这种加液方式制备的混和液比较稳定。随着加液速度减慢，制备的氢氧化铝混合液离心后的比值不断增大，说明形成的颗粒越来越大。
2.3．不同搅拌时间对氢氧化铝溶胶形成的影响
从表3可以看出，随着搅拌时间的延长，氢氧化铝混合液混浊度有一个先降低后升高的过程；开始混合液无丁达尔现象，搅拌6h及以后（18h、24h）均有丁达尔现象，过滤不同搅拌时间的混合液，滤液均有丁达尔现象。
从图6可以看出，随着搅拌时间的延长，混合液的透光率有先升高后降低的趋势，6h时的混合液透光率{zg}，0h{zd1}；在自然放置下，不同搅拌时间制成的混合液的透光率均随时间的延长有一定幅度的下降，下降幅度{zd0}的是12h（较不稳定），其次是6h和0h，18h和24h（较稳定）。
从图7可以看出，当搅拌时间延长时，制备的混合液离心后的透光率比值先减小后增大，6h时最小。
3．结论
当氨水比例不断降低时，制备的氢氧化铝混合液透光率不断增大，形成的颗粒量不断减少，2：1比例开始就达到了溶胶范围，具有丁达尔现象，但随着氨水比例的进一步降低，至1：2和1：3时制备的混合液的丁达尔现象很弱。2：1制备的混合液不太稳定，所以选择1：1的比例为{zj0}反应比例。
当一次性倒入制备的颗粒太小了，达不到溶胶范围，所以没有丁达尔现象；当加液速度为10mL/min时形成的颗粒达到溶胶范围，形成溶胶；当加液速度进一步减缓，混合液中的颗粒继续增大，超出溶胶范围。所以选择10mL/min为最适加液速度。
随着搅拌时间的延长，混合液中的颗粒逐渐变小，后又聚集变大，说明开始混合液中包含了颗粒大小不均的颗粒，随着搅拌时间延长，颗粒大小逐渐变小，均匀化，当搅拌时间延长至6～12h，混合液离心后透光率接近100％，比较稳定。当搅拌时间继续延长时，离心后的透光率开始增大，说明其颗粒在长时间搅拌下又有聚集增大的现象。所以综合表观和颗粒大小因素，选择6～l2h作为最适搅拌时间。
综合起来，所选择的制备条件是氨水：纯铝处理液=1：1，加液速度为10mL/min，搅拌时间为6～12h。制备出的氢氧化铝溶胶比较稳定，可用于制备氧化铝超滤膜涂膜液。
