Avery 提出的定量确定纸浆样品中铝的方法[3]，其过程是先酸化浆样，再用 NaF 来滴定(过
滤的和未过滤的

)，用氟选择离子电极法确定其终点，该方法已被广泛的应用。

1．A13+的高电荷密度
铝在造纸中的应用原因是

AL3+具有高电荷、小半径的特点。Al3+可通过与 6 个配位体生成

络合物而降低其电荷密度。配位体可以是中性或阴离子物质如：

H2O、OH

—、SO4、RCOO

—、H2P04—等，如果离子体积增加，其净电荷密度会降低。
2．铝矾的水解
铝矾是由强酸弱碱组成的盐，在水溶液中会发生强烈的水解，即铝离子与配位体

H2O 和

OH

—离子形成络合物。所以，铝矾溶液呈酸性，pH 从 3.25(10％溶液) 到 2.4 (48.5％)。

如果没有别的阴离子与铝离子形成络合物，当溶液的

pH 低于 3 时，铝离子以 Al(H2O)63+

为主要存在形式，如果随溶液的

pH 升高、OH

—增加，由于 OH—的配位能力比 H2O 强，

Al(H2O)63+中的 H2O 逐渐会被 OH 取代，Al3+与 H2O 电离出的 OH 一形成络合物，破坏
了

H2O 的电离平衡，使得溶液中[H+]>[OH

—]，故溶液呈酸性。其水解平衡方程式如下：

   A1(H2O)6 3++H2O

→[Al(H2O)5OH]2++H+

[A1(H2O)5OH]2++H2O

→[Al(H2O)4(OH)2]++H+

[Al(H2O)4(OH)2]+ + H 2O

→[Al(H2O)3(OH)3]+H+

[Al(H2O)3(OH)3]+ + H 2O

→[Al(H2O)2(OH)4]—+H+

3．聚核铝的形成    

…．

如果上述平衡发生在水溶液中则较为简单，由于铝原子的缺电子特性，单核原子铝通过称
为

Olation 的过程会形成多核络合物，形成的络合物中含有一个以上的铝离子，该过程的形

成一般是在

 pH 为 4～5 之间时，大量的铝离子就会束缚在这样的络合物中。

形 成 的 络 合 物 一 般 含 有 两 个 以 上 的 铝 离 子 ， 不 同 的 研 究 者 曾 提 出 过 不 同 形 式 ： 如
Al13O4（OH）247+和 Al8（OH）204+等，形成过程会受时间、温度、浓度和其他系统因素
的影响，所以该络合物的确切组正是不固定的。
4．溶液 pH 对铝离子存在形式的影响[4,5]
从以上讨论可得出，

pH 对铝离子存在形式影响很大，pH 在 4.6 以下时，Al（H2O）3+占主

导；

pH 值再降低时，大约在 pH 为 4～4.6 时多核铝开始形成，聚合铝存在的 pH 值刚好在

造 纸

pH 范 围 内 。 当 溶 液 的 pH 值 在 5.5 ～ 8 时 ， Al(OH)3 占 主 要 形 式 ， 在 pH=8 时 ，

Al（OH)4

—离子开始形成，Al(OH)3 将随之减少，如果继续增加到 pH=10 时，Al（OH）3

会全部消失而形成

AlO2

—，pH 在 4.6 以下时，Al3+占主导，再降低时，多核铝开始形成。

SO42

—对铝矾溶液的平衡也有影响，Arnson 认为多核铝化合物中既含有 OH—又有 SO42

一作为配位体。
5．造纸纤维对铝矾的吸附
在造纸过程中，造纸纤维对铝矾的吸附是很重要的，由于铝矾溶液中铝离子的存在形式是
随

pH 而变化的，所以，pH 对铝矾的吸附影响很大。

在

pH 为 4～5 之间时，由于多核铝的形成将导致纤维对铝离子吸附增加。而在三价阳离子区

域内，吸附最低并与浓度无关，这是因为三价铝的吸附主要靠

Al3+与纤维的羧基进行有限

量的离子交换来完成。
多核铝离子有很强的吸附能力，这也许是由于高阳离子电荷以及参与纤维表面氢键作用的
原因。当

pH 值大于 5 时，会进一步改善铝的吸附。此时铝离子转化成 A1(OH)3 形式，该化

合物有非常低的水溶性而沉淀出来，但沉淀表面仍有阳离子电荷存在。表面电荷和低溶解性
导致纤维对

Al(OH)3 强烈地吸附，一旦在纤维表面上吸附，就会进一步形成氢键结合。

高浓度时，

pH=4.3 时开始升高，而低浓度时，曲线在 PH=4.5 后才开始升高，这与浓度对

多核铝的形成影响是一致的，铝矾和

AlCl3 的实验可揭示出当 SO42 一存在时，吸附平衡也