蘇更林

鋁在地殼中的蘊(yùn)含量大約為7.7%，是僅次于氧和硫而大量存在的元素，且是地殼中含量最多的金屬元素，比鐵的含量還要多一倍。現(xiàn)在來(lái)看，鋁制品隨處可見(jiàn)，身價(jià)低廉。然而，在歷史上金屬鋁曾作為地位和榮耀的象征，一直籠罩著一層神秘的光環(huán)。

“高貴金屬”走下“神壇”

我們的祖先在很早以前就知道用高嶺土來(lái)燒制瓷器，其實(shí)高嶺土就是一種重要的鋁硅酸鹽。早在17世紀(jì)，德國(guó)化學(xué)家施塔爾就意識(shí)到明礬中含有的一種金屬與普通金屬具有不同的性質(zhì)。至于鋁元素的發(fā)現(xiàn)者，通常認(rèn)為是丹麥化學(xué)家厄斯泰茲和德國(guó)化學(xué)家維勒，因?yàn)樗麄冊(cè)?9世紀(jì)20年代各自獨(dú)立地從無(wú)水氯化鋁中制得了金屬鋁。1854年，法國(guó)人德維爾采用鈉還原無(wú)水氯化鋁的方法通過(guò)工業(yè)途徑制得了金屬鋁。不過(guò)這種方法生產(chǎn)的金屬鋁價(jià)格昂貴，甚于黃金。

法國(guó)皇帝拿破侖三世當(dāng)年曾用金屬鋁制作了一個(gè)頭盔，號(hào)稱(chēng)尊貴至極。為了表彰門(mén)捷列夫發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素周期律的科學(xué)貢獻(xiàn)，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)為他特別頒發(fā)了一個(gè)鋁質(zhì)獎(jiǎng)杯，這是一種至高無(wú)上的榮耀。

1886年，美國(guó)化學(xué)家霍爾和法國(guó)化學(xué)家赫洛特分別獨(dú)立地發(fā)明了電解法制鋁，從而把鋁這種高貴金屬推下了“神壇”。制鋁技術(shù)的進(jìn)步使得金屬鋁的價(jià)格一落千丈，金屬鋁的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓展。到了20世紀(jì)中期的時(shí)候，世界金屬鋁的產(chǎn)量第一次超過(guò)了金屬銅。鋁合金比重小、強(qiáng)度高，且不易銹蝕，可廣泛應(yīng)用于日用炊具、建筑材料、航空工業(yè)、航天工業(yè)、船舶工業(yè)等諸多領(lǐng)域。

在民用領(lǐng)域，鋁合金被廣泛用于建筑門(mén)窗以及鋁合金結(jié)構(gòu)件等，也被應(yīng)用于電力遠(yuǎn)距離傳輸系統(tǒng)。在高科技領(lǐng)域，鋁合金可用作人造衛(wèi)星、運(yùn)載火箭的制造原料。據(jù)測(cè)算，在飛機(jī)的總重量中鋁合金大約占到了70%。用鋁合金制造的艦艇，除了速度快之外，還不容易被海水腐蝕，而且沒(méi)有磁性，不會(huì)被磁性水雷所發(fā)現(xiàn)，因此在軍事上具有重要的應(yīng)用。

從“礬書(shū)”到“礬食”

在古代，我國(guó)軍事和政治斗爭(zhēng)中常用的秘密通信方法就是“礬書(shū)”，即用明礬水寫(xiě)成的書(shū)信。用明礬水寫(xiě)出的字，晾干后不會(huì)在紙上留下任何字跡，但如果將其浸入水中字跡就頓時(shí)顯現(xiàn)出來(lái)了。康熙年間的“礬書(shū)事件”就是由“礬書(shū)”引起的。

明礬別稱(chēng)白礬、鉀礬、鉀鋁礬、鉀明礬等，是含有結(jié)晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復(fù)鹽。明礬是我國(guó)最早被廣泛應(yīng)用的鹽類(lèi)化合物之一，即使在今天它仍然是我們生活中的一個(gè)多面手。一是明礬具有抗菌作用，因此可用于食品的保鮮。比如，將雞蛋放入6%～7%的明礬溶液中浸泡15分鐘，取出后保存可以使得雞蛋不發(fā)生散黃變質(zhì)；二是膨松作用，明礬可用作油炸食品、水產(chǎn)品和豆制品的膨松劑，比如生活中常用的發(fā)酵粉就含有明礬的成分；三是保脆作用，因此可用于食品的保脆。比如，水果蔬菜原料經(jīng)過(guò)0.1%的明礬溶液浸泡處理后，可以使得水果蔬菜制品脆嫩可口；四是軟化作用，我們冬天穿的皮衣特別容易發(fā)硬，如果使用1.2%的明礬溶液和0.8%的食鹽溶液對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)處理，那么皮衣就會(huì)變得柔軟舒適了；五是凈水作用，利用明礬進(jìn)行凈水在我國(guó)歷史悠久，其原理是明礬在水中電離出的金屬離子很容易發(fā)生水解反應(yīng)，生成的氫氧化鋁可以吸附水中的雜質(zhì)而使水澄清；六是媒染作用，歷代皇家服飾的所有顏色都取自植物。南方人在用蘇枋進(jìn)行染色時(shí)，需要兌進(jìn)明礬、綠礬或膽礬等才能對(duì)絲線或布料進(jìn)行染色。

控鋁進(jìn)入快車(chē)道

有研究表明，鋁元素并不是人體所需的微量元素，人體對(duì)它的吸收能力也不強(qiáng)。如果長(zhǎng)期超量攝入含鋁食物，那么累積到一定數(shù)量后就會(huì)產(chǎn)生慢性毒副作用。過(guò)量攝入鋁元素往往會(huì)引起神經(jīng)系統(tǒng)的病變，甚至可能增加老年性癡呆的風(fēng)險(xiǎn)。有研究報(bào)道，早老性癡呆癥病人的腦組織鋁含量是正常人的1.5～30倍，在神經(jīng)原纖維纏結(jié)區(qū)腦鋁含量明顯升高。來(lái)自國(guó)外的公共衛(wèi)生報(bào)告稱(chēng)，在飲水中含鋁量高的地區(qū)，老年性癡呆癥的發(fā)病率較高。

1989年，世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織正式將鋁確定為食品污染物，建議加以控制。在我國(guó)，公眾飲食鋁攝入狀況不容樂(lè)觀。2012年國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告稱(chēng)，我國(guó)四成食品鋁含量超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2～9倍。根據(jù)世界衛(wèi)生組織標(biāo)準(zhǔn)，每人每周鋁的（安全）攝入量是每千克體重2毫克，但監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)我國(guó)人群中超過(guò)30%多的個(gè)體攝入過(guò)量，其中4～6歲的兒童最高，為安全攝入量的2.6倍。

2013年3月，衛(wèi)生部啟動(dòng)了限制含鋁添加劑使用的程序，這是我國(guó)為降低居民膳食鋁攝入過(guò)量問(wèn)題采取的一項(xiàng)重要措施。新修訂的食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)擬修訂9種含鋁食品添加劑的使用規(guī)定，撤銷(xiāo)3種含鋁食品添加劑品種及其使用規(guī)定，其中包括刪除硫酸鋁鉀和硫酸鋁銨作為膨松劑用于發(fā)酵面制品的使用規(guī)定。為了保護(hù)兒童的身體健康，新標(biāo)準(zhǔn)擬撤銷(xiāo)膨化食品中12種含鋁食品添加劑的使用規(guī)定，其中涉及的合成著色劑品種有：赤蘚紅及其鋁色淀、靛藍(lán)及其鋁色淀、亮藍(lán)及其鋁色淀、檸檬黃及其鋁色淀、日落黃及其鋁色淀、胭脂紅及其鋁色淀等等。

低碳時(shí)代的“寵兒”

雖然在食品工業(yè)中要控制鋁添加劑的便用，但在現(xiàn)代工業(yè)中，鋁仍然是不可替代的寵兒和功臣。

金屬鋁具有許多優(yōu)秀的品質(zhì)，如它的密度小、導(dǎo)熱好、導(dǎo)電好、反光好、易加工等性能就決定了它的應(yīng)用價(jià)值。金屬鋁應(yīng)用于鋁合金制造之后，在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮了更大的作用。盡管純鋁的質(zhì)地很軟，然而鋁的合金具有很高的強(qiáng)度。比如，在金屬鋁中加入少量的銅、鎂、錳等金屬元素，可以制成極其堅(jiān)硬的鋁合金。

中國(guó)“子彈頭”高速列車(chē)的橫空出世，與鋁合金材料的應(yīng)用密不可分。據(jù)悉，輕量化是高速列車(chē)技術(shù)突破的關(guān)鍵之一，因?yàn)榱熊?chē)在運(yùn)行時(shí)每牽引1噸的重量大約要消耗12千瓦的功率，而到300千米/小時(shí)的時(shí)候，每牽引1噸的重量大約要消耗16～17千瓦的功率。為了減少車(chē)身的自重和提高其耐腐蝕性，“子彈頭”整個(gè)車(chē)身都穿上了鋁合金外衣。由于鋁合金的重量大大低于鋼鐵，因此有利于高鐵列車(chē)的減重提速，同時(shí)鋁合金還能夠提供良好的氣密性。

將鋁合金應(yīng)用于汽車(chē)行業(yè)，將會(huì)使燃油經(jīng)濟(jì)性得以很大提高。因?yàn)殇X合金的自重只有鋼鐵的三分之一左右，會(huì)帶來(lái)很好的燃油經(jīng)濟(jì)性。據(jù)世界鋁業(yè)協(xié)會(huì)報(bào)告指出，汽車(chē)重量每減輕10%，其油耗可降低8%～10%。同時(shí)，在汽車(chē)工業(yè)中每使用1千克鋁合金，則可使轎車(chē)在壽命期內(nèi)減少20千克尾氣排放。因此，鋁合金的應(yīng)用具有節(jié)能和減排方面的雙重意義。

【責(zé)任編輯】龐 云