无机化合物

一些无机化合物对带负电的有机物和胶体有较强的化学结合力，形成比较稳固的结合体，并会凝聚而从溶液中析出。在这些阳离子生成各种沉淀物时，也能将这些负电性物质部分吸附沉淀。在糖液祝加入这类无机物，能够将部分杂质和色素凝聚除去。

按胶体化学原理，和负电胶体作用最强的阳离子有三类，即有机阳离子、重金属离子和高价阳离子。在糖品分析中用醋酸铅作澄清剂，它的脱色能力很强，就是基于铅离子和负电性有机物的结合力很强，两者结合一起沉淀，或通过新生成的铅盐沉淀物将有机物吸附。黄伟干教授研究的糖品分析用的无毒澄清剂，主要成份是硫酸铝和铋化合物，其性能接近醋酸铅。

人们用明凡和硫酸铝作净水剂已有很长的历史，就是利用铝离子和氢氧化铝的作用，使水中的杂质凝聚沉淀。

20世纪60年代以后，成功开发了一系列效能较高的聚合铝化合物，广泛应用在水处理中。它简称为聚铝，亦称聚合氯化铝或碱式氯化铝。它是无机的高分子化合物，主要是用炼铝厂的铝灰(其主要成分是al和al2o3)为原料，用盐酸处理。经过溶解、水解和聚合反应制成。al 和al2o3被酸溶解时先生成６水合氯化铝：[al(h2o)6]cl3。此化合物中的h2o以配价键与al 结合。在以后提高ph值时，它逐渐发生水解，形成分别含１、２和３个－oh基的化合物：

[al(h2o)]cl3  →  al(h2o)5(oh)]cl2+ hcl 

al(h2o)5(oh)]cl2   →   [al(h2(oh)2+ hcl

在ph４以上，相邻两个分子的oh基可发生架桥缩合，形成含两个al 的缩合物：

2[al(h2o)4(oh)2]cl  →  [al2(h2o)6(oh)4]cl2 ＋2h2o 

2[al(h2o)5(oh)]cl2  →  [al2(h2o)8(oh)2]cl4 ＋2h2o 

前者含２价的聚铝离子，后者含４价的聚铝离子。它们还可进一步通过－oh基架桥连接，生成更多核的高价聚铝离子，如 [al3(h2o)9(oh)5]4＋，[al6(oh)14]4＋，[al7(oh)17]4＋，[al8(oh)20]4＋，[al13(oh)34]5＋等。

这些多核高价聚铝离子有很强的正电荷，能强力地压缩负电胶体的双电层，将它的负电荷中和，因而善于使负电胶粒脱稳凝聚。至今已知有聚15铝、聚24铝、聚合54铝等形态。一般认为,聚13铝是聚合铝中的最佳凝集-絮凝成分，它具有特殊的立体结构。

现在国内已有聚合度很高的聚铝制品。经初步试验，对糖液有很强的脱色能力。

聚铝化合物有一个重要的参数称为“盐基度”，以符号b表示。它等于每分子中 (oh的摩尔数n) 除以 (al的摩尔数 m×3) ，再乘100％：

b = (n /3m) ×100%           

例如，[al2(oh)4]cl2的盐基度为

4 /(2×3) ×100 = 66.7%。

商品聚铝的盐基度一般为50～80％。而单纯的alcl3，b=0；单纯的al(oh)3，b=100%。

在生成聚铝的反应过程中，若溶液中并存有其他的阴离子如 so42－、po43－ 等，它们都可能取代部分oh基团，结合到铝化合物中，如形成[also4(h2o)4]＋等。这些成分对生成物的性质有很大影响。

华南理工大学王诰教授等在1980年代研究开发了一种新的糖汁澄清剂g409，也是一种高价聚合铝离子化合物。它是淡黄色的液体，ph值３左右，含al2o3量高于10％。它加入糖汁中能使部分有色物和胶体凝聚，与磷酸钙或亚硫酸钙沉淀物一起排除。它在ph6.5±0.3 的性能最好，在ph6～7均有较好效果。它的使用方便，可以结合应用于制糖过程的各种清净处理，提高清净效果。如加入混合汁中，加入量0.04～0.05%(原液对混合汁)，再进行常规的亚硫酸法处理，清汁色值可比不加者降低 8～20%。又如结合用在丙糖回溶糖浆的磷浮处理中，加入量800mg/kg(原液对回溶糖浆)，脱色率约25%，除钙率约35%。它也可用在原糖加工的磷浮清净系统中(一次上浮或二次上浮)，加入量0.26～0.30%，可有效地提高脱色率。g409在ph3～7之间带很强的正电荷，ζ电位高于40mv；它对负电性物质的电中和作用和凝聚作用都优于普通的聚合氯化铝。g409的脱色作用有一个特点，即它较善于除去吸收中波长的有色物。糖品加g409处理，对中波长的脱色率明显高于对短波长的脱色率，即它能较多地除去高分子量的色素，这对改善白糖色泽是有利的。g409的不足之处，是所形成的凝聚物比较松散，体积较大，沉降和气浮的速度较慢，而且液体的运输和使用不够方便，不利于推广应用。另一方面，现在有几个单位制造此产品，质量与效果不一样。  

还有多种无机化合物都具有良好的将溶液中的杂质和有色物凝聚沉淀的功能。在水处理行业中的研究应用很多，如氧化镁和氢氧化镁、以及聚合无机化合物如聚硅酸铝、聚硅酸锌、聚硅酸铁等。

日本的精炼糖厂研究在回溶糖浆的清净处理中并用氧化镁和硅藻土作澄清剂，说明它们能吸附除去多种有害杂质，特别是胶体物质和有色物质，脱色率超过70%。这种方法优于原来的碳酸法，已正常用在生产中应用。

广西的研究说明，在混合汁澄清中加入聚硅酸锌也可以提高澄清效果。  

无机阳离子的种类很多，亦有多种具有较强的凝聚负电胶体的能力。但是要应用在制糖生产上，必须符合如下的基本条件：首先是无毒，这样就不能使用多数重金属；其次是价格较低和来源较易，不能用稀少价高的物质；三是对制糖过程没有或很少副作用，而且还要使用方便。在制糖技术的历史上，人们已经研究过很多种无机化合物；不过，在无机化合物(包括无机聚合物)这一庞大的体系中，应该还有很大的探索余地，有广阔的前景。