聚硅酸铝铁射线衍射分析和总结

• 为了初步了解聚合硅酸铝铁的结构特征，对样品进行了X射线衍射分析，实验结果如图10(A)和(B)所示：
  
  由X射线衍射物相分析原理知，晶态物质会在衍射图谱上确定的2θ角位置产生一套特征衍射峰，据此可以定性分析，而非晶态物质不产生敏锐的衍射峰，只是在2θ=20度左右产生一个漫射的峰包。图10为X射线衍射分析结果。由图10(A)可以看出在2θ角从15度到30度之间存在一个非晶包，不存在硫酸铝、硫酸铁等物质的衍射峰，因此可以证明Al^3+、Fe^3+、SO4^2-等已参加了反应，与聚硅酸共同形成了无定性聚合物。倘若它们未参与反应，样品在pH值为2.0的情况下，则必定会在样品干燥过程中结晶析出，而在图谱上出现相应的衍射峰，这与图谱反映的事实显然不符。图10(B)是水玻璃、Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3的机械混合物的X射线衍射图谱。
  由图可看出，在这种条件下并没有形成共聚物，而只是各自的简单叠加，因此具有明显的衍射峰。众所周知，硅酸的聚合是由相邻硅
  酸分子上的羟基缩水而引起的，这种缩聚反应可以形成链状分子、 环状分子，直至发展生成为三维体型分子而出现凝胶化，可以推测正是由于Al^3+、Fe^3+与链状、环状大分子端基氢氧根之间的络合作用，而大大减缓了硅酸的凝胶化过程，使聚硅酸的稳定时间由最初的数小时延长到半年以上。
• 铝、铁、硅的摩尔比以及碱化度B*影响聚合硅酸铝铁的水解产物的ξ电位值，随着Al/Fe摩尔比的减小以及聚硅酸的浓度和碱化度B*的增加，聚合硅酸铝铁水解产物达到等电点的pH值向低pH值方向移动。
• 聚合硅酸铝铁在较高pH值范围内，在ξ电位值为负值的情况下仍能发挥良好的絮凝除浊性能，这说明聚合硅酸铝铁的絮凝过程不同于
  传统的金属盐类絮凝剂，其表现出了吸附架桥及粘附卷扫的典型特征。
• X射线衍射分析表明，Al^3+、Fe^3+、SO4^2-已参加了反应，与聚硅酸共同形成了无定性聚合物，阻碍硅酸的进一步聚合，延缓其胶凝时间。
• 聚合硅酸铝铁是在Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3的基础上制成的高聚物，是一种阳离子型无机高分子絮凝剂，它兼具了Al(III)和Fe(III)
  的优点，并且克服了各自的缺点，是一种极具应用前景的絮凝剂产品。