Aluminiowa struktura polilorydu, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

Jest nazywany aluminiowy polichlorek do klasy nieorganicznych produktów aluminium rozpuszczalnego w wodzie, utworzone przez częściową reakcję chlorku glinu₃ Z bazą. Jest to ciało stałe od bieli do żółtego. Jego ogólna formuła jest często wyrażana jako_N(OH)_MCl_(3n-M). Są również znane jako PAC lub PACL (akronim dla angielskiego Chlorek poliuluminiowy).

PAC są sformułowane w sposób, który zawiera wysoce kationowe polimery (zestawy kilku cząsteczek z wieloma dodatnimi obciążeniami) utworzonymi przez jony aluminiowe (Al (Al³⁺), jony chlorkowe (CL^-), jony hydroksylowe (OH)^- i cząsteczki wody (h₂ALBO).

Aluminiowy polichlorowodorek (PAC) służy do eliminowania wody organicznej i nieorganicznej w flokulatorach oczyszczalni ścieków. Autor: Kubinger. Źródło: Pixabay.

Najważniejszym kationowym polimerem tych gatunków jest tak -called₁₃ lub Keggin-Al13, który jest bardzo skuteczny w obróbce wody oraz w branży produkcji miazgi i papieru.

W tych zastosowaniach PAC przylegają do powierzchni cząstek, powodując połączenie się i osad, to znaczy spadek w kierunku dna i można je filtrować.

Z powodzeniem przetestowano również w celu poprawy właściwości cementu Portland, ponieważ modyfikuje lub zmienia jego strukturę na poziomie mikro, co sprawia, że ​​cement jest bardziej odporny.

[TOC]

Struktura

PAC lub PACL powstają przez szereg gatunków, które obejmują monomery (pojedyncza cząsteczka), średnice (dwie zjednoczone cząsteczki), oligomery (trzy do pięciu powiązanych cząsteczek) po polimery (wiele powiązanych cząsteczek).

Jego ogólna formuła to_N(OH)_MCl_(3n-M). Kiedy rozpuszczają się w wodzie, gatunki te zawierają jony do³⁺, OH Jony hydroksylowe^-, Jony Cloruro CL^- i cząsteczki wody h₂ALBO.

W roztworze wodnym jego ogólna formuła jest dla_X(OH)_I(H₂ALBO)_N^(3x-y)+ lub także do_XALBO_z(OH)_I(H₂ALBO)_N^(3x-y-2z)+.

Najbardziej przydatne z tych polimerów jest tak -called₁₃ lub Keggin-al13, którego formuła jest Al₄Do₁₂(OH)₂₄(H₂ALBO)₁₂⁷⁺. Gatunek Al₁₃ Ma trzy -wymiarową formę.

Szacuje się, że prekursorem tej wielkości jest AL (OH)₄^-, który przedstawia konformację czworościenną i znajduje się w środku konstrukcji.

Nomenklatura

- Aluminiowy polichlorek

- PAC (akronim dla angielskiego Chlorek poli aluminiowy)

- Pacl (angielski akronim Chlorek poli aluminiowy)

- Chlorek polialuluminy

- Polihydroksychlorek glinu

- Aluminium lub chlorowodorek ACh (angielski akronim Chlornik aluminiowy).

Nieruchomości

Stan fizyczny

Stałe (kurz) od białego do żółtego, które są również uzyskiwane w postaci roztworów wodnych o różnych stężeniach.

Rozpuszczalność

Rozpuszczalny w wodzie.

Charakterystyka komercyjnych PAC

Różne PAC różnią się od siebie głównie dwiema rzeczami:

Może ci służyć: Dibenzalacetona: właściwości, mechanizm reakcji, zastosowania, ryzyko

- Jego siła, wyrażona jako % tlenku glinu₂ALBO_3.

- Jego zasadowość, co wskazuje na ilość materiału polimerowego w PAC i może różnić się między 10% (niska zasadowość), 50% (pożywka podstawowa), 70% (wysoka zasadowość) i 83% (najwyższa zasadowość, która odpowiada glinie Aluminium lub chlorowodorek ACh).

Właściwości chemiczne

PAC to klasa rozpuszczalnych w wodzie produktów aluminiowych. Jego ogólna formuła jest często wyrażana jako_N(OH)_MCl_(3n-M).

Ponieważ występują podczas reakcji chlorku glinu (ALCL₃) Z podstawą podstawa tego typu produktów zależy od względnej ilości jonów OH^- w porównaniu z ilością aluminium (AL).

Zgodnie z formułą do_N(OH)_MCl_(3n-M), Zasadowość definiuje się jako m/3n.

To jest flockulant. Ma właściwości jako łatwość adsorpcji w stosunku do innych przeciwnych cząstek obciążenia (przylegają do ich powierzchni), koagulację (połączenie kilku cząstek, na których został zaadsorbowany) i wytrącanie tych grup cząstek zjednoczonych cząstek zjednoczonych.

PAC mogą być niestabilne, ponieważ zależą od pH. Mogą być żrące.

Zachowanie PAC w wodzie

Podczas rozpuszczania PAC w wodzie i w zależności od pH powstają różne gatunki aluminium-hydroksylu (al-OH).

Jest hydrolizowany lub reaguje z wodą z tworzeniem monomerów (cząsteczki jednostkowe), oligomerów (zjednoczenie między 3 a 6 cząsteczkami) i polimerami (ponad 6 zjednoczonych cząsteczek).

Najważniejszym gatunkiem jest polimer z 13 atomami aluminiowymi, który nazywa się Keggin-Al13.

PAC funkcjonuje jako floculant

Polimer Keggin-Al13 jest adsorbowany na cząstkach obecnych w wodzie, to znaczy przykleja się do ich powierzchni i czyni do siebie nawzajem.

Flocs to zestawy bardzo małych lub zjednoczonych bardzo małych cząstek tworzących większe struktury, które mogą osadować, to znaczy na dno roztworu wodnego.

Po utworzeniu krzych, gdy są one wystarczająco duże, idą na tło, a roztwór wodny jest czysty.

Zbiorniki kłaczkowe i sedymentacyjne oczyszczalni wody, w których można zastosować polichlorowodorek aluminiowy (PAC). Qualit-E w angielskiej Wikipedii [domena publiczna]. Źródło: Wikimedia Commons.

Uzyskanie

Roztwory PACL lub PACL są ogólnie uzyskiwane przez dodanie zasady alkalicznej lub roztworu do aluminiowego roztworu chlorku (ALCL₃).

Aby uzyskać dużą ilość polimerów₁₃ Dodane podstawy lub alkalia nie powinny zapewniać jonów OH^- Zbyt szybkie lub zbyt wolne.

Niektóre badania wskazują, że trudno jest wytworzyć wysokie stabilne stężenie Al₁₃ używając NaOH, ponieważ to uwalnia jony OH^- za szybko w wodzie.

Z tego powodu preferowane są podstawowe związki wapnia (CA), które mają niską rozpuszczalność w wodzie, a tym samym uwalniają jony^- powoli. Jednym z tych podstawowych związków wapnia jest tlenek wapnia Cao.

Może ci podać: azotan wapnia (CA (NO3) 2)

Poniżej kroków, które występują dla formacji PAC.

Hydroliza

Gdy sole aluminiowe (III) rozpuszczają się w wodzie, zachodzi spontaniczna reakcja hydrolizy, w której kation glinu do³⁺ Weź jony hydroksylowe^- wody i dołącza do nich, pozostawiając protony h⁺ Bezpłatny:

Do³⁺ + H₂O → do (OH)²⁺ + H⁺

Do³⁺ + 2 godz₂O → do (OH)₂⁺ + 2 godz⁺

Jest to faworyzowane przez dodanie alkalii, to znaczy jonów^-. Jon aluminiowy to³⁺ Coraz częściej łączy się z anionami^-:

Do³⁺ → do (OH)²⁺ → do (OH)₂⁺ → do (OH)₃⁰ → do (OH)₄^-

Ponadto gatunki takie jak Al (h₂ALBO)₆³⁺, to znaczy połączony lub skoordynowany jon aluminiowy z sześcioma cząsteczkami wody.

Polimeryzacja

Następnie między tymi gatunkami powstają związki, tworzące średnice (zestawy 2 cząsteczek) i trymer (zestawy 3 cząsteczek), które są przekształcane w oligomery (zestawy od 3 do 5 cząsteczek) i polimerów (zestawy wielu zjednoczonych cząsteczek).

AL (OH)₂⁺ → Al₂(OH)₂⁴⁺ → Al₃(OH)₅⁴⁺ → Al₆(OH)₁₂⁶⁺ → Al₁₃(OH)₃₂⁷⁺

Tego rodzaju gatunki łączą się ze sobą przez mosty OH i z AL (H (H (H (H₂ALBO)₆³⁺ tworzenie zestawów cząsteczek zwanych hydroksykompleksami lub polipami lub hydroksypolimerami.

Ogólna formuła tych kationowych polimerów jest_X(OH)_I(H₂ALBO)_N^(3x-y)+ lub także do_XALBO_z(OH)_I(H₂ALBO)_N^(3x-y-2z)+.

Znaczenie polimeru

Uważa się, że najbardziej przydatnym z tych polimerów jest tak zwane₁₃ którego formuła jest Al₄Do₁₂(OH)₂₄(H₂ALBO)₁₂⁷⁺, I jest również znany jako Keggin-Al13.

Jest to gatunek o 7 dodatnich ładunkach (to znaczy kation heptawolejny) z 13 atomami aluminiowymi, 24 jednostkami OH, 4 atomami tlenu i 12 jednostkami wody h₂ALBO.

Aplikacje

- W obróbce wody

PACL to produkt komercyjny do obróbki wody i sprawia, że ​​jest pijący (czysty i pijący). Pozwala również na przetwarzanie odpadów i przemysłowców.

Woda może być pitna, jeśli jest traktowana aluminiowym polichlorkiem (PAC). Autor: Explorerbob. Źródło: Pixabay.

Jest stosowany jako środek krzepnięcia w procesach ulepszania wody. Jest bardziej skuteczny niż siarczan glinu. Jego wydajność lub zachowanie zależy od obecnego gatunku, który zależy od pH.

Jak to działa

PACL pozwala na materiał organiczny i cząstki mineralne. Korekularne oznacza, że ​​związki, które należy wyeliminować, przechodzą od rozpuszczonego do bycia stałym. Osiąga to poprzez interakcje ich pozytywnych ładunków z negatywami materiałów do koagularnych.

Uważa się, że gatunek ten₁₃, Posiadając tak wiele dodatnich ładunków (+7), jest to najbardziej skuteczne dla obciążeń neutralizujących. Następnie występuje tworzenie mostów między cząstkami, które są aglomeratem i tworzą flocculus.

Może ci służyć: właściwości mechaniczne i fizyczne stali

Te kłaczki są bardzo ciężkie, mają tendencję do wytrącania lub osadu, to znaczy pójść na dno pojemnika zawierającego obróbkę wody. W ten sposób można je usunąć za pomocą filtracji.

Aluminiowy polichlorowodorek (PAC) służy do osadzania materii organicznej i nieorganicznej w oczyszczalniach ścieków. LUB.S. Korpus Army Corps of Engineers Photo [Public Domena]. Źródło: Wikimedia Commons.

Zalety

PAC jest lepszy niż siarczan glinu, ponieważ ma lepszą wydajność niskiej temperatury, pozostawia mniej reszt aluminiowych, wytwarza mniej objętości błota, mniejszy wpływ na pH wodny i tworzenie się szybszych i większych krzych. Wszystkie z nich ułatwia sedymentację późniejszej filtracji.

Woda basenowa może być oczyszczona za pomocą aluminiowego polichlorku (PAC). Autor: Kalhh. Źródło: Pixabay.

-W branży produkcji miazgi i papieru

PAC jest szczególnie skuteczny w modyfikacji obciążeń koloidalnych w produkcji papieru. Obciążenia koloidalne to obciążenia ciał stałych zawieszonych w mieszaninach, aby zrobić papierową miazgę.

Pozwala przyspieszyć prędkość drenażu (usuwanie wody), szczególnie w warunkach neutralnych i alkalicznych, i pomaga w utrzymaniu stałych stałych. Solidne to te, które później podczas suszenia tworzą papier.

W tej aplikacji PAC są używane z niskim podstawowym (0-17%) i średnimi (17-50%).

W fabrykach miazgi i papieru aluminiowy polichlorek (PAC) jest używany do pomocy w procesie sedymentacji. Autor: 151390. Źródło: Pixabay.

- Aby poprawić cement

Ostatnio (2019) udowodniono, że dodaje PACL do cementu Portland. Ustalono, że obecność jonów chlorkowych Cl^- i aluminiowych grup polimerowych zmienia strukturę cementu. Szacuje się, że powstają złożone filiżanki wzoru 3.Do₂ALBO₃.Cacl₂.10h₂ALBO.

Cement budowlany można poprawić za pomocą aluminiowego polichlorku (PAC). Skeeze [CC0]. Źródło: Wikimedia Commons.

Wyniki wskazują, że PACL poprawia właściwości cementu, zmniejsza liczbę mikroporos (bardzo małe otwory), a matryca staje się gęstsza i bardziej zagęszcza, że ​​rezystancja kompresji wzrasta.

Efekt wzrasta poprzez zwiększenie zawartości PACL. Badanie potwierdza, że ​​poprzez dodanie PACL do cementu Portland uzyskuje się mieszaninę o doskonałych właściwościach mechanicznych i mikrostrukturalnych.

Z aluminiowym polichlorkiem porowatość cementu maleje, co staje się bardziej odporne. Blackblack111 [CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]. Źródło: Wikimedia Commons.

Bibliografia

1. Kim, t. i in. (2019). Badanie wpływu chlorku poliuluminium na właściwości zwykłego cementu portlandzkiego. Materiały 2019, 12, 3290. MDPI odzyskało.com.
2. Li i. i in. (2019). Optymalizacja filuluminium chlorku-chitozanu do leczenia zawiesiny biogazu świń. Int. J. Środowisko. Wołowina. Public Health 2019, 16, 996. MDPI odzyskało.com.
3. Hubbe, m. Chlorek polialuminiowy (PAC). Mini-Penaclopedia of Papmerming Mokre Endemistry. Odzyskane z projektów.NCSU.Edu.
4. Tang, h. i in. (2015). Specjacja, stabilność i mechanizmy koagulacji klastrów hydroksylowych aluminiowych utworzonych przez PACL i Student: Krytyczny przegląd. ADV Colloid Interface SCI 2015; 226 (PT A): 78-85. NCBI odzyskało.NLM.Nih.Gov.
5. Bottero, J.I. i in. (1980). Badania roztworów chlorkowych hydrolizowanych. 1. Charakter gatunków aluminiowych i skład roztworów wodnych. The Journal of Physical Chemistry, t. 84, nie. 22, 1980. Odzyskane z pubów.ACS.org.
6. Zhao, h.-Z. i in. (2009). Chlorek polialuminiowy o wysokim stężeniu: przygotowanie i efekty stężenia na dystrybucję i transformację gatunków Al. Chemical Engineering Journal 155 (2009) 528-533. Odzyskane z naukowym.com.
7. Jia, z. i in. (2004). Synteza chlorku polialuminu z reakttorem błony: działanie parametrów i szlaki reakcji. Ind. Eng. Chem. Wołowina. 2004, 43, 12-17. Odzyskane z pubów.ACS.org.
8. GEO Speciality Chemicals. Chlorek polialuminiowy (PAC). Odzyskane z geosc.com.