Al-Ferron逐时络合法通常分为两种模式。一种是如描述的经验模式。这种方法简单，在絮凝产品的粗略表征上有很大的应用前景。但是，在时间点的选取上，不同研究者之间存在很大的差异，导致不同研究成果之间可比性相对较差。另一种是Al-Ferron络合反应动力学拟合计算模式，该模式逐渐被广泛采用。很多研究者通过采用准一级动力学方程对Al-Ferron络合反应过程进行拟合计算进而分析溶液中的铝形态。这种模式消除了经验模式中人为分类的武断性，也得到广泛应用。但是，以往的研究中，这种方法更多地关注于羟基聚合氯化铝形态的分类研究。尽管有些研究者结合其他方法对铝的水解聚合形态进行了分析，但是这些研究仅是基于对Al-Ferron络合反应动力学参数的解释而很少对溶液中铝水解聚合形态进行分析，所得结果缺乏直接验证。
核磁共振光谱(NMR)弥补此缺陷，可以直接证明羟基聚合铝溶液中的铝单体(Alm)、二聚体或三聚体(Al2或Al3)、Al13([A1O4Al12(OH)24(H2O)12]7+)甚至在高温等特定条件下生成的Al13的衍生聚合物(如Alp1，Alp2即Al30，Alp3)等形态的存在。在实际研究中，尽管核磁共振光谱是一种直接并对测定样品无破坏的分析方法，但是该仪器的使用相对不方便，并且溶液中仍然存在部分形态不能被其测定分析出来。
因此，两种方法结合可以互为补充，能够更好地给出絮凝产品中铝形态的完整信息，是至今研究羟基聚合铝形态结构的一种相对理想的方式。研究目的是采用Al-Ferron络合反应动力学拟合计算模式对羟基聚合铝进行分类，并结合核磁共振光谱对溶液中的铝形态尤其是活性羟基铝结构进行深入的探讨分析。
Ala、Alb和Alc的动力学划分
图2-14曾给出了不同形态铝(Ala、Alb、Alc)与Ferron络合反应动力学示意图。当混合反应液吸光度不再发生变化时，Ala和Alb都已经与Ferron络合反应完毕。但是，对于Ala与Ferron反应结束点的选择至今没有定论。原因是单体铝与Ferron反应过于迅速，至今没有找到合适的确定方式。对于可与Ferron发生络合反应并具有聚合度的活性聚合铝而言，受其结构及其高聚合度的影响，在与Ferron反应时表现出相对较低的反应速率。当单体铝络合反应完毕后，活性聚合铝才开始参与反应。Alb参与反应的开始点可以作为Ala与Ferron络合反应的结束点。
在羟基聚合铝与Ferron发生络合反应的初始阶段，单体、初聚体铝和低聚体铝与Ferron络合反应速率都很快。单体铝在瞬间与Ferron结合反应完毕后，活性羟基聚合铝逐渐参与同Ferron的络合反应。初聚体、低聚体与Ferron的络合反应过程中可瞬间解体，此络合反应与单体铝一样遵循准一级反应动力学，但是两者动力学受它们形态结构的差异影响必然存在不同之处。因此，可采用准一级反应动力学方程对Alb-Ferron络合反应初期动力学进行拟合计算，寻求Ala和Alb与Ferron反应的分界点。
Ala和Alb均与Ferron发生不可逆反应并生成统一产物Al-Ferron，动力学方程为
Ala+Ferron -Ka→ Al-Ferron
Alb+Ferron -Kb→ Al-Ferron
式中，ka和kb分别是Ala和Alb与Ferron反应的正向反应速率常数。在保持混合反应液中Ferron-Al摩尔比足够大的条件下，上述两个平行反应均可采用准二级动力学方程进行描述。但是，Ala与Ferron的络合反应速率远大于Alb，因此Alb-Ferron的络合反应过程为羟基铝与Ferron络合反应的限制步骤。整个羟基聚合铝溶液与
Ferron的络合反应速率取决于聚合铝与Ferron的浓度，如方程-(d[Alb]/dt)=k[Ferron]n[Alb]v所示。
式中，k为溶液中聚合铝与Ferron络合反应的速率常数。
如果Ferron-Al摩尔比足够大时，则反应过程中Ferron的浓度([Ferron])可以认为是恒定值，那么kb可以重新定义为一个表观速率常数:
kb=k[Ferron]n
由于此时Alb参与的反应为一级动力学反应，将以上两式联合，可以得到一个准一级反应动力学方程，并通过积分和形式转变后，可得到如下形式：1g[Alb] =1g[Alb]-(kb/2.303)t
式中，[Alb]un是在反应过程中任意t时刻未反应的Alb的浓度。对Alb-Ferron反应动力学曲线图的适当直线部分进行延长至零点，可以得到初始样品中的Alb含量[Alb]，并且表观速率常数也可以从直线的斜率计算而得。样品中的Ala浓度可以从Ala和Alb总含量中减掉[Alb]得到。惰性凝胶高聚体Alc在测定分析时间内不与Ferron反应，其浓度可由总铝减掉已知形态铝含量而得。
为了对比分析不同制备温度下羟基聚合铝形态分布，同时也为了检验Al-Ferron逐时络合反应动力学拟合计算方法在不同样品分析上的可行性，针对在25℃和80℃条件下制备的两组碱化度(B=[OH-]/[Al])为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5的羟基聚合氯化铝溶液进行形态分析。图2-18为一组典型的羟基聚合铝-Ferron络合反应动力学拟合曲线，曲线的延长线与纵坐标的交点为Ala和Alb的分解点。两组样品拟合计算结果见表。
Al-Ferron络合反应动力学拟合计算对25℃下制备的羟基聚合铝形态分析结果
| B |
[AlT](mol/L) |
pH |
Ala(%) |
Alb(%) |
Alc(%) |
| 0.5 |
0.1097 |
3.84 |
62.68 |
36.96 |
0.37 |
| 1.0 |
0.1189 |
3.92 |
49.37 |
50.46 |
0.17 |
| 1.5 |
0.1168 |
4.00 |
33.42 |
62.59 |
3.99 |
| 2.0 |
0.1068 |
4.16 |
13.58 |
82.76 |
3.65 |
| 2.5 |
0.1088 |
5.37 |
1.84 |
64.88 |
33.28 |
Al-Ferron络合反应动力学拟合计算对80℃下制备的羟基聚合铝形态分析结果
| B |
[AlT](mol/L) |
pH |
Ala(%) |
Alb(%) |
Alc(%) |
| 0.5 |
0.1203 |
3.66 |
72.21 |
31.23 |
-a(未检出) |
| 1.0 |
0.1206 |
3.71 |
56.23 |
42.27 |
1.50 |
| 1.5 |
0.1186 |
3.78 |
41.05 |
54.35 |
4.60 |
| 2.0 |
0.1188 |
3.87 |
23.98 |
69.02 |
7.00 |
| 2.5 |
0.1232 |
4.12 |
5.37 |
84.99 |
9.64 |
这种分类方法最大可能地考虑到不同形态结构铝与Ferron络合反应动力学差异尤其是羟基聚合体、单体铝与Ferron络合反应动力学差异，进而区分羟基聚合铝溶液中的单体铝与活性聚合铝以及凝胶沉淀或惰性高聚体铝。与Ferron逐时络合比色法经验模式相比，该方法可以在很大程度上消除人为因素的影响，对羟基聚合铝形态可以进行更为客观的分析。但是，该方法相对复杂，使用有
一定的不便性。
Alb-Ferron络合动力学拟合计算
羟基聚合铝溶液与Ferron比色液混合后，羟基聚合铝-Ferron反应动力学曲线(图2-19中三角形曲线)主要反映了Alb与Ferron的络合反应过程。但是，从图中可以看出，活性聚合铝(Alb)仍可以分成两类：快速反应活性聚合铝(Alb1)和慢速反应活性聚合铝(Alb2)。
图2-19中，(I)和(II)分别代表Alb-Ferron反应过程的前期和后期。在前期，由于Alb反应速率较快，是参与反应的主要铝形态，动力学曲线斜率(kb1)主要反映Alb1-Ferron反应速率。随着反应时间的延长，混合反应液中Alb1浓度迅速减少而Alb2浓度逐渐增大。曲线斜率标主要代表了Alb2-Ferron反应动力学过程。图中点杠形曲线给出Alb2-Ferron络合体吸光度随时间变化的示意图，而两条曲线(点杠形曲线和三角形曲线)的差值随时间的变化则反映了Alb1-Ferron络合体吸光度随时间的变化。Alb1和Alb2与Ferron的不可逆双分子反应过程可表示为
Alb1+Ferron -kb1→ Al-Ferron
Alb2+Ferron -kb2→ Al-Ferron
式中，kb1和kb2分别是Alb1和Alb2与Ferron反应的正向反应速率常数。由于聚合铝是以分解成单体的形式与Ferron反应，Al-Ferron为它们共同的反应产物。在保持混合反应液中Ferron-Al摩尔比足够大的条件下，上述两个平行反应可采用以下两个准一级动力学方程进行描述Alt b1=Al0 b1e^kb1t
Alt b2=Al0 b2e^kb2t
式中，Al0 b1和Al0 b2分别是Alb1与Alb2的最初浓度;Alt b1与Alt b2是两者在任意t时刻的浓度。由于Alb1和Alb2与Ferron反应形成同一产物，混合反应液中任意时刻未参与反应的活性羟基聚合铝浓度(Ct)可以表示为Ct=Al0 b1-Alt b1+Al0 b2 -Alt b2
由于反应液中活性羟基聚合铝Alb的总浓度可以由方程求得，并且Alb=Al0 b1+Al0 b2，因此，上式可以转化成：Alb-Ct=Al0 b1e^-kb1t +Al0 b2e^-kb2t(2-16)
反应混合液吸光度不再发生变化时，溶液中所有活性铝均与Ferron络合完毕。因此可采用上方程对这一时刻前的Al-Ferron络合反应动力学(如前1000s)进行拟合计算分析，寻求Alb1和Alb2反应分界点。采用Oringinpro 7.5软件的非线性最小二乘技术在95%置信区间内对两组样品中的前1000s Alb-Ferron络合反应动力学变化过程进行拟合计算，结果见表2-4、表2-5和图2-20。从表2-4、表2-5和图2-20中可以看出，方程(2-16)可以很好地对两组溶液中的活性羟基聚合铝与Ferron络合反应动力学变化过程进行描述(R2>0.99)。方程(2-16)是将Al-Ferron络合反应过程中不同时间点参与反应的羟基聚合铝浓度随时间的变化过程进行拟合。事实上，在对羟基聚合铝进行测定分析时，直接测出的结果往往是Al-Ferron络合反应过程中不同时间点吸光度随时间的变化情况。方程(2-16)是对每个时间点测定的吸光度采用合适的标准曲线转换后进行计算的。因此，方程(2-16)可以认为是羟基聚合铝形态拟合计算的浓度方程。
25℃条件下制备的羟基聚合氯化铝形态Al-Ferron反应动力学浓度公式拟合计算结果
表2-4
| B |
[Alt](mol/L) |
pH |
Ala(%) |
Alb(%) |
Alc(%) |
Alb1(%) |
Alb2(%) |
kb1 |
kb2 |
R2 |
| 0.5 |
0.109 7 |
3.84 |
62.67 |
36.96 |
0.37 |
20.91 |
16.04 |
0.022 98 |
0.001 29 |
0.999 66 |
| 1.0 |
0.118 9 |
3.92 |
49.37 |
50.46 |
0.17 |
16.28 |
34.18 |
0.022 64 |
0.000 9 |
0.999 93 |
| 1.5 |
0.116 8 |
4.00 |
33.42 |
62.59 |
3.99 |
3.91 |
58.68 |
0.026 17 |
0.000 68 |
0.999 98 |
| 2.0 |
0.106 8 |
4.16 |
13.58 |
82.76 |
3.65 |
0.98 |
81.78 |
0.023 11 |
0.000 72 |
0.999 9 |
| 2.5 |
0.108 8 |
5.37 |
1.84 |
64.88 |
33.28 |
- |
64.88 |
0.036 98 |
0.000 67 |
0.995 56 |
80℃条件下制备的羟基聚合氯化铝形态Al-Ferron反应动力学浓度公式拟合计算结果
表2-5
| B |
[Alt](mol/L) |
pH |
Ala(%) |
Alb(%) |
Alc(%) |
Alb1(%) |
Alb2(%) |
kb1 |
kb2 |
R2 |
| 0.5 |
0.120 3 |
3.66 |
72.21 |
31.23 |
- |
16.66 |
14.57 |
0.021 42 |
0.001 25 |
0.999 13 |
| 1.0 |
0.120 6 |
3.71 |
56.23 |
42.27 |
1.50 |
9.30 |
32.97 |
0.020 27 |
0.001 65 |
0.999 89 |
| 1.5 |
0.118 6 |
3.78 |
41.05 |
54.35 |
4.60 |
4.33 |
50.02 |
0.014 04 |
0.001 54 |
0.999 85 |
| 2.0 |
0.118 8 |
3.87 |
23.98 |
69.02 |
7.00 |
0.53 |
68.48 |
0.017 17 |
0.001 53 |
0.999 59 |
| 2.5 |
0.123 2 |
4.12 |
5.37 |
84.99 |
9.64 |
- |
84.99 |
0.010 95 |
0.001 51 |
0.999 74 |
在此，为了分析标准曲线的转换(浓度方程和吸光度方程之间的转化)是否对羟基聚合铝形态动力学拟合计算分类产生影响，研究还采用方程(2-17)对羟基聚合铝-Ferron络合反应产物吸光度随时间的变化曲线(吸光度扫描曲线)进行拟合计算。该方程在此称为吸光度拟合计算方程，方程描述如下：A=A0+A1·[1-exp(-kb1t)]+(A2-A1)·[1-exp(-kb2t)] (2-17)
式中，A和A0分别代表羟基聚合铝在任意测定时刻以及初始0时刻的吸光度；t为反应时间(s)；A1和A2分别代表任意时刻Ferron与Alb1和Alb络合产物产生的吸光度：而kb1和kb2则分别代表Alb1和Alb2与Ferron络合反应的准一级动力学常数。这里，A0的确定同浓度动力学拟合计算方程相同，都是对[Alb]un-Ferron反应动力学延长线法取得。吸光度拟合计算方程对Al-Ferron络合反应中吸光度随时间(7200s)的变化曲线进行拟合计算结果分别见表2-6、表2-7和图2-21。
25℃条件下制备的羟基聚合氯化铝形态Al-Ferron反应动力学吸光度拟合计算结果
表2-6
| B |
pH |
[Alt](mol/L) |
Ala(%) |
Alb(%) |
Alc(%) |
kb1 |
kb2 |
Alb1(%) |
Alb2(%) |
R2 |
| 0.5 |
3.84 |
0.106 9 |
62.68 |
36.28 |
1.04 |
0.019 16 |
0.000 61 |
21.51 |
14.77 |
0.997 2 |
| 1.0 |
3.92 |
0.118 4 |
49.37 |
49.64 |
0.99 |
0.019 06 |
0.000 73 |
16.41 |
33.23 |
0.998 6 |
| 1.5 |
4.00 |
0.116 8 |
33.42 |
61.57 |
5.01 |
0.022 01 |
0.000 71 |
3.20 |
58.37 |
0.999 8 |
| 2.0 |
4.16 |
0.106 8 |
13.58 |
81.72 |
4.70 |
0.028 16 |
0.000 77 |
0.31 |
81.41 |
0.999 8 |
| 2.5 |
5.37 |
0.108 8 |
1.84 |
62.84 |
35.32 |
0.019 43 |
0.000 66 |
0.15 |
62.69 |
0.987 7 |
80℃条件下制备的羟基聚合氯化铝形态Al-Ferron反应动力学吸光度拟合计算结果
表2-7
| B |
pH |
[Alt](mol/L) |
Ala(%) |
Alb(%) |
Alc(%) |
kb1 |
kb2 |
Alb1(%) |
Alb2(%) |
R2 |
| 0.5 |
3.66 |
0.120 3 |
72.21 |
30.32 |
a-(未测出) |
0.021 99 |
0.001 39 |
14.91 |
15.41 |
0.965 8 |
| 1.0 |
3.71 |
0.120 6 |
56.23 |
41.07 |
2.70 |
0.012 72 |
0.001 66 |
8.83 |
32.24 |
0.990 0 |
| 1.5 |
3.78 |
0.118 6 |
41.05 |
53.75 |
5.19 |
0.020 99 |
0.001 52 |
5.26 |
48.49 |
0.997 0 |
| 2.0 |
3.87 |
0.118 8 |
23.98 |
67.72 |
8.30 |
0.019 31 |
0.001 54 |
1.08 |
66.64 |
0.997 4 |
| 2.5 |
4.12 |
0.123 2 |
5.37 |
81.621 |
13.01 |
0.020 01 |
0.004 54 |
0.59 |
81.02 |
0.996 7 |
对比两种方程(吸光度方程和浓度方程)的拟合计算结果可以看出，两种方程对Alb1和Alb2的计算结果几乎相同，稍微的偏差属于拟合计算的误差范围。这说明两种方式均适合对Al-Ferron络合反应动力学的拟合计算，同时也进一步说明吸光度和浓度的转化采用标准曲线对铝形态的分析计算结果没有影响。
拟合计算与Al NMR光谱分析结果对比分析
两组样品的Al NMR光谱分析谱图如图2-22所示。核磁共振光谱分析结果见表2-8和表2-9。为方便对比，Ferron法测定分析结果也列入到表2-8和表2-9。
25℃下制备的不同碱化度羟基聚合氯化铝溶液Al-Ferron逐时络合计算结果与Al NMR光谱计算结果对比 表2-8
| B |
[Alt](mol/L) |
pH |
Alm(%) |
Al2(%) |
Al13(%) |
Alun(%) |
Ala(%) |
Alb(%) |
Alc(%) |
| 0.5 |
0.1097 |
3.84 |
53.35 |
4.34 |
24.37 |
17.93 |
62.68 |
36.96 |
0.37 |
| 1.0 |
0.1189 |
3.92 |
37.69 |
2.75 |
36.39 |
23.17 |
49.37 |
50.46 |
0.17 |
| 1.5 |
0.1168 |
4.00 |
26.30 |
2.28 |
56.79 |
14.64 |
33.42 |
62.59 |
3.99 |
| 2.0 |
0.1068 |
4.16 |
12.41 |
-a(未检出) |
77.85 |
9.75 |
13.58 |
82.76 |
3.65 |
| 2.5 |
0.1088 |
5.37 |
0.00 |
- |
43.19 |
56.81 |
1.84 |
64.88 |
33.28 |
80℃下制备的不同碱化度羟基聚合氯化铝溶液Al-Ferron逐时络合计算结果与Al NMR光谱计算结果对比 表2-9
| B |
[Alt](mol/L) |
pH |
Alm(%) |
Al2(%) |
Al13(%) |
Alun(%) |
Ala(%) |
Alb(%) |
Alc(%) |
| 0.5 |
0.1203 |
3.66 |
62.07 |
5.02 |
20.81 |
12.10 |
72.21 |
31.23 |
-3.44 |
| 1.0 |
0.1206 |
3.71 |
43.26 |
3.52 |
34.66 |
18.56 |
56.23 |
42.27 |
1.50 |
| 1.5 |
0.1186 |
3.78 |
31.86 |
- |
51.59 |
16.55 |
41.05 |
54.35 |
4.60 |
| 2.0 |
0.1188 |
3.87 |
16.51 |
- |
63.47 |
20.02 |
23.98 |
69.02 |
7.00 |
| 2.5 |
0.1232 |
4.12 |
2.77 |
- |
68.51 |
28.72 |
5.37 |
84.99 |
9.64 |
从以上两表可以看出，Al-Ferron络合反应动力学拟合计算模式所得单体铝(Ala)含量在不同碱化度样品中均大于核磁共振光谱测定的单体铝(Alm)含量，原因是部分与Ferron络合反应速率较快的低聚体(如Al2)也被计算在内，但是仅
存在于低碱化度样品中的二聚体(Al2)可以被NMR光谱测定出来(图2-22)。对于活性羟基聚合铝而言，NMR测定的Al13形态含量随碱化度的变化趋势类似于Ferron法测定的Alb。但是从整体上看，Alb含量在不同碱化度的样品中均大于Al13。这说明，除Al13外，Alb中应该还存在其他形态的羟基聚合铝，而这些铝形态不能被NMR光谱测出，单是在测定分析时间内可以与Ferron发生络合反应。
为了进一步对活性羟基聚合铝形态进行分析，图2-23对不同碱化度样品中Alb2和Al13含量分布进行了对比。结果表明，在大多数样品中尤其是在碱化度为1.0-2.0的样品中，Alb2与Al13含量有着很好的对应关系。对于高碱化度(B=2.5)的样品，Alb2含量明显高于Al13，原因是部分Al13发生聚集分解，而生成的高聚体(如Alp1、Alp2或Alp3)在采用的NMR光谱仪器上无法测定出来，但是这部分结构类似于Al13。因此，它们可以与Ferron发生络合反应，并表现出与Al13相似的动力学。但是，对于低碱化度(B=0.5)样品而言，Alb2含量略低于Al13。这是由于在这些样品中，溶液pH相对较低，部分Alb2在反应初期参与同Ferron的络合反应，在拟合计算过程中归入Alb1成分。然而，从整体上看，考虑测定方法误差的影响，Al-Ferron络合反应动力学拟合计算结果中的Alb2形态可等同于核磁共振测定的Al13形态。为此，还制备一系列低碱化度(B=0.25、0.5、0.75、1.0、1.25、1.5)的羟基聚合铝样品，并采用吸光度方程进行拟合计算。结果表明，低碱化度样品中Alb2和Alb3有很好的对应性，具体数据见表2-10和表2-11。
低碱化度(B=0.25-1.5)的羟基聚合铝溶液的Al-Ferron络合反应动力学拟合计算结果 表2-10
| B |
Ala(%) |
Alb1(%) |
Alb2(%) |
Alb(%) |
Alc(%) |
kb1 |
kb2 |
R2 |
[Alt](mol/L) |
| 0.25 |
67.07 |
26.23 |
5.42 |
31.65 |
1.28 |
0.019 3 |
0.000 5 |
0.990 98 |
0.109 3 |
| 0.50 |
62.17 |
19.1 |
16.14 |
35.24 |
0.59 |
0.018 6 |
0.000 67 |
0.998 71 |
0.106 4 |
| 0.75 |
52.93 |
15.06 |
28.04 |
43.1 |
3.97 |
0.022 4 |
0.000 62 |
0.999 58 |
0.110 93 |
| 1.00 |
45.26 |
7.72 |
44.2 |
51.92 |
2.83 |
0.015 4 |
0.000 66 |
0.999 86 |
0.106 1 |
| 1.25 |
34.72 |
2.61 |
59.21 |
61.82 |
3.46 |
0.027 1 |
0.000 74 |
0.999 87 |
0.106 8 |
| 1.50 |
26.56 |
2.17 |
66.43 |
68.6 |
4.85 |
0.059 6 |
0.000 79 |
0.977 08 |
0.107 3 |
低碱化度(B=0.25-1.5)的羟基聚合铝溶液的Al NMR光谱测定结果 表2-111
| B |
0.25 |
0.50 |
0.75 |
1.00 |
1.25 |
1.50 |
| Alm(%) |
66.24 |
58.63 |
48.27 |
42.46 |
32.38 |
22.40 |
| Al13(%) |
3.78 |
15.78 |
26.78 |
42.40 |
54.42 |
63.77 |
| Alun(%) |
27.98 |
25.59 |
24.95 |
15.15 |
13.20 |
13.84 |
| [Alt](mol/L) |
0.1093 |
0.1064 |
0.1109 |
0.1061 |
0.1068 |
0.1073 |
由上可知，活性羟基聚合铝Alb与Al13在不同样品中含量的差异主要归因于Alb1形态的存在。为此，进一步分析了Alb1的形态，如图2-24所示。在较低碱化度的样品中，Alb1含量在两组样品中都略大于NMR法未测出铝形态Alun含量。这可以在一定程度上进一步解释这些样品中Alb2含量低于Al13的原因。由于这些样中惰性凝胶高聚体Alc含量很低，因此Alun在这些样品中主要由低聚体组成，而Alb1主要成分也应是低聚体。基于小角度X射线衍射技术(SAXS)，Singhal和Keefer认为这些低聚体由一些Al6形态铝组成。Al6形态铝主要是以Al6(OH)12(H2O)6+ 12或Al10(OH)22(H2O)16(双六元环结合体)为主要单元，这一研究成果己经被很多研究者接受。随着碱化度的升高，低聚体向高聚体形态转化，Alb1含量逐渐降低。在高碱化度(B=2.5)的样品中，Alb1含量降到最低，而惰性凝胶高聚体Al含量增加Alc含量增加到最大。此时，在该碱化度样品中，上述提到Alb2中高聚体铝以及所有凝胶高聚体Alc构成了Alun中的主要铝形态。
Al-Ferron络合反应动力学常数
Al-Ferron络合反应动力学常数(kb1和kb2)通常是溶液中聚合铝与Ferron络合反应动力学统计平均结果，是具有类似特性的所有聚合铝反应过程的共同表征结果。对于任何一组样品的分析结果而言，反应动力学拟合计算常数kb1(数量级为10^-2)都远大于kb2(数量级为10^-3或10^-4)。这进一步说明两类物质在形态结构上差别较大，与Ferron反应动力学具有明显的差异。
对于kb1而言，尽管两组不同温度下制备样品的拟合计算结果均在同一数量级(10^-2)，但不同碱化度样品的kb1差异较为明显。尽管其中的聚合铝基本单元都是Al6结构，但是在不同碱化度样品中Alb1成分相对复杂，羟基铝聚合度存在差异。同时，Alb1中的三聚体和其他低聚体在不同碱化度样品中所占的比例存在差异，这都会导致拟合计算常数的差异。而对于Alb2，其含量随着碱化度的升高在样品中快速占据主导地位，但是反映其动力学变化的速率常数(kb2)随碱化度的变化很小。这表明，在这些样品中，慢速反应聚集体Alb2具有类似的结构形态，其主导成分相对单一这也进一步验证了上述关于核磁共振法所测成分Al13等同子Ferron法中反应速率相对较慢的活性聚合铝Alb2的推论。尽管两组样品的kb2分布存在差异，但是此差异相对较小。通常，拟合计算动力学常数受反应过程中很多因素的影响，如参与反应的物质浓度、反应温度、溶液酸碱度等，因此，两组不同温度下样品制备条件的差异以及由此引发的样品特性差异都会导致两组样品kb2数值的稍微变化。此差异的存在是不可避免的，但不足以影响对同一组样品中不同活性羟基聚合铝形态结构的分类分析。况且对同一组样品而言，不同样品间的kb2差异甚小。
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