Aluminiums polyloridstruktur, egenskaper, innhenting, bruk

Er kalt Aluminiums polyklorid til en klasse uorganiske produkter av vannløselig aluminium, dannet ved den delvise reaksjonen av aluminiumklorid alll₃ Med en base. Det er et fast stoff fra hvitt til gul. Dens generelle formel uttrykkes ofte som_n(ÅH)_mCl_(3N-M). De er også kjent som PAC eller PACL (forkortelse for engelsk Polyaluminumklorid).

PAC -ene er formulert på en måte som inneholder sterkt kationiske polymerer (sett med flere molekyler med mange positive belastninger) dannet av aluminiumioner (Al³⁺), kloridioner (CL^-), hydroksylioner (OH)^- og vannmolekyler (h₂ENTEN).

Aluminium -polyklorid (PAC) brukes til å eliminere organisk og uorganisk vann i flokkulatorene til renseanlegg for avløpsvann. Forfatter: Kubinger. Kilde: Pixabay.

Den viktigste kationiske polymeren av disse artene er den så -kalt_{1. 3} eller KEGGIN-AL13 som er veldig effektiv i vannbehandling og i masse- og papirproduksjonsindustrien.

I disse applikasjonene fester PAC -ene seg til overflaten til partiklene som får dem til å gå sammen og sediment, det vil si fall mot bunnen og kan filtreres.

Det er også blitt testet for å forbedre egenskapene til Portland -sementen, ettersom den endrer eller endrer strukturen på mikronivå og dette gjør sementen mer motstandsdyktig.

[TOC]

Struktur

PAC eller PACL er dannet av en serie arter som spenner fra monomerer (et enkelt molekyl), diametre (to forente molekyler), oligomerer (tre til fem bundne molekyler) til polymerer (mange bundne molekyler).

Dens generelle formel er å_n(ÅH)_mCl_(3N-M). Når de oppløses i vann, inneholder disse artene ioner til³⁺, Oh hydroksylioner^-, Cloruro Cl -ioner^- og vannmolekyler h₂ENTEN.

I vandig løsning er dens generelle formel for_x(ÅH)_og(H₂ENTEN)_n^(3x-y)+ eller også til_xENTEN_z(ÅH)_og(H₂ENTEN)_n^(3x-y-2Z)+.

Den mest nyttige av disse polymerene er den såkalte_{1. 3} eller keggin-al13 hvis formel er al₄Til₁₂(ÅH)₂₄(H₂ENTEN)₁₂⁷⁺. Arten al_{1. 3} Den har en tre -dimensjonal form.

Det anslås at forløperen til denne polycy er AL (OH)₄^-, som presenterer en tetrahedral konformasjon og ligger i sentrum av strukturen.

Nomenklatur

- Aluminiums polyklorid

- PAC (akronym for engelsk Poly aluminiumklorid)

- PACL (engelsk akronym Poly aluminiumklorid)

- Polialuminklorid

- Polyhydroksyklorid av aluminium

- Aluminium eller ACh Hydrochloride (engelsk akronym Aluminiumklorhydrat).

Egenskaper

Fysisk tilstand

Fast (støv) fra hvitt til gult som også oppnås i form av vandige oppløsninger av forskjellige konsentrasjoner.

Løselighet

Løselig i vann.

Kjennetegn på kommersielle PAC -er

De forskjellige PAC skiller seg fra hverandre hovedsakelig med to ting:

Det kan tjene deg: Dibenzalacetona: egenskaper, reaksjonsmekanisme, bruksområder, risiko

- Dens styrke, uttrykt som % av aluminiumoksyden til₂ENTEN_3.

- Dets grunnleggende, som indikerer mengden polymermateriale i PAC, og kan variere mellom 10% (lav basisitet), 50% (middels basis), 70% (høy basalitet) og 83% (den høyeste basisiteten, som tilsvarer aluminium eller ACh hydroklorid).

Kjemiske egenskaper

PAC er en klasse med vannløselige aluminiumsprodukter. Dens generelle formel uttrykkes ofte som_n(ÅH)_mCl_(3N-M).

Siden de oppstår når de reagerer aluminiumklorid (ALCL₃) Med en base, avhenger grunniteten til denne typen produkter av den relative mengden OH -ioner^- Sammenlignet med mengden aluminium (Al).

I henhold til formelen til_n(ÅH)_mCl_(3N-M), Basisiteten er definert som m/3n.

Det er en flokkulant. Den har egenskaper som enkel adsorpsjon over andre motsatte belastningspartikler (fester seg til overflaten av disse), koagulering (forening av flere partikler som den har blitt adsorbert) og nedbør av disse gruppene av forente partikler.

PAC -er kan være ustabile, fordi de er avhengige av pH. De kan være etsende.

PAC -oppførsel i vann

Når du løser opp PAC i vann og avhengig av pH, dannes forskjellige arter av aluminium-hydroksyl (Al-OH).

Den hydrolyseres eller reagerer med vann for å danne monomerer (enhetsmolekyler), oligomerer (forening mellom 3 og 6 molekyler) og polymerer (mer enn 6 forente molekyler).

Den viktigste arten er en polymer med 13 aluminiumatomer, som kalles Keggin-Al13.

PAC -funksjon som flokulant

Keggin-Al13-polymeren adsorberes på partiklene som er til stede i vannet, det vil si at den holder seg til overflaten av disse, og gjør hverandre til hverandre og danner flokker.

Flokkene er sett med veldig små eller forente veldig små partikler som danner større strukturer som kan sediment, det vil si gå til bunnen av den vandige løsningen.

Etter å ha dannet flokker, når disse er store nok, går de til bakgrunnen og den vandige løsningen er ren.

Flokulasjons- og sedimentasjonstanker i et vannbehandlingsanlegg der aluminiums polyklorid (PAC) kan brukes. Qualit-E at English Wikipedia [Public Domain]. Kilde: Wikimedia Commons.

Å skaffe

PACL- eller PACL -løsninger oppnås generelt ved å tilsette en alkalisk base eller løsning på en aluminiumkloridløsning (ALCL₃).

For å få en høy mengde polymerer til_{1. 3} Basen eller alkalien som er lagt til, skal ikke gi OH -ioner^- for fort eller for sakte.

Enkelte studier indikerer at det er vanskelig å produsere en høy stabil konsentrasjon av Al_{1. 3} bruker NaOH fordi dette frigjør OH -ioner^- for fort i vann.

Av denne grunn er grunnleggende kalsiumforbindelser (CA) foretrukket, som har lav vannløselighet og dermed frigjør OH -ioner^- sakte. En av disse grunnleggende kalsiumforbindelsene er Cao kalsiumoksyd.

Det kan tjene deg: Kalsiumnitrat (CA (NO3) 2)

Under trinnene som oppstår for PAC -formasjon.

Hydrolyse

Når aluminiumsalter (iii) oppløses i vann, oppstår en spontan hydrolysereaksjon der aluminiumskation i³⁺ Ta OH -hydroksylioner^- vann og blir med dem, og etterlater protoner h⁺ Gratis:

Til³⁺ + H₂O → til (å)²⁺ + H⁺

Til³⁺ + 2 h₂O → til (å)₂⁺ + 2 h⁺

Dette er foretrukket ved å legge til en alkali, det vil si oh -ioner^-. Aluminiumsionet til³⁺ Det blir stadig mer sammen med Oh -anioner^-:

Til³⁺ → til (OH)²⁺ → til (OH)₂⁺ → til (OH)₃⁰ → til (OH)₄^-

I tillegg arter som Al (h₂ENTEN)₆³⁺, det vil si et koblet eller koordinert aluminiumion med seks vannmolekyler.

Polymerisasjon

Deretter dannes fagforeninger mellom disse artene, og danner diametre (sett med 2 molekyler) og trimmer (sett med 3 molekyler) som blir transformert til oligomerer (sett med 3 til 5 molekyler) og polymerer (sett med mange forente molekyler).

Al (å)₂⁺ → al₂(ÅH)₂⁴⁺ → al₃(ÅH)₅⁴⁺ → al₆(ÅH)₁₂⁶⁺ → al_{1. 3}(ÅH)₃₂⁷⁺

Disse artene som blir sammen med Oh -broer med hverandre og med AL (h₂ENTEN)₆³⁺ dannende sett med molekyler kalt hydroxycomplekser eller polypper eller hydroksypolymerer.

Den generelle formelen til disse kationiske polymerene er til_x(ÅH)_og(H₂ENTEN)_n^(3x-y)+ eller også til_xENTEN_z(ÅH)_og(H₂ENTEN)_n^(3x-y-2Z)+.

Viktighetspolymer

Det antas at de mest nyttige av disse polymerene er den så -kalt_{1. 3} hvis formel er al₄Til₁₂(ÅH)₂₄(H₂ENTEN)₁₂⁷⁺, Og det er også kjent som KEGGIN-AL13.

Det er en art med 7 positive ladninger (det vil si en heptavalent kation) med 13 aluminiumatomer, 24 enheter OH, 4 oksygenatomer og 12 enheter vann H₂ENTEN.

applikasjoner

- I vannbehandling

PACL er et kommersielt produkt for å behandle vann og gjøre det drikkbart (rent og drikkbart). Det tillater også å behandle avfall og industrimenn.

Vann kan være drikkevann hvis det behandles med aluminiums polyklorid (PAC). Forfatter: ExplorerBob. Kilde: Pixabay.

Det brukes som et koagulasjonsmiddel i vannforbedringsprosesser. Det er mer effektivt enn aluminiumsulfat. Ytelsen eller atferden avhenger av arten som er til stede, som avhenger av pH.

Hvordan virker det

PACL tillater organisk materiale og mineralpartikler. Koagulær betyr at forbindelser som skal elimineres, går fra oppløst til å være solid. Dette oppnår det gjennom samspillet mellom deres positive ladninger med negativene til materialene til koagulære.

Det antas at arten_{1. 3}, Ved å ha så mange positive ladninger (+7), er det det mest effektive for nøytraliserende belastninger. Deretter oppstår dannelsen av broer mellom partiklene som er agglomerat og danner flocculus.

Kan tjene deg: Mekaniske og fysiske egenskaper til stål

Disse flokkene er veldig tunge har en tendens til å utfelle eller sediment, det vil si å gå til bunnen av beholderen som inneholder vannet som behandles. På denne måten kan de fjernes ved filtrering.

Aluminium -polyklorid (PAC) tjener til sediment organisk og uorganisk materiale i renseanlegg for avløpsvann. ELLER.S. Army Corps of Engineers Photo [Public Domain]. Kilde: Wikimedia Commons.

Fordeler

PAC er bedre enn aluminiumsulfat fordi den har et bedre utbytte med lav temperatur, etterlater mindre aluminiumsrester, gir mindre gjørmevolum, mindre effekt på vannets pH og raskere og større flokker dannes. Som alle letter sedimentering for senere filtrering.

Bassengvann kan renses med aluminiumpolyklorid (PAC). Forfatter: Kalhh. Kilde: Pixabay.

-I masse- og papirproduksjonsindustrien

PAC er spesielt effektiv i modifisering av kolloidale belastninger i papirproduksjon. Kolloidale belastninger er belastningene på faste stoffer som er hengt opp i blandingene for å lage papirmasse.

Det gjør det mulig å akselerere dreneringshastigheten (fjerning av vann) spesielt under nøytrale og alkaliske forhold, og hjelper til med å opprettholde faste stoffer. De faste stoffene er de som senere, når du tørker, danner papiret.

I denne applikasjonen brukes PAC med lav basic (0-17%) og midler (17-50%).

I masse- og papirfabrikker brukes aluminiumpolyklorid (PAC) for å hjelpe til i sedimentasjonsprosessen. Forfatter: 151390. Kilde: Pixabay.

- For å forbedre sement

Nylig (2019) har det vist seg å legge PACL til Portland Cement. Det ble bestemt at tilstedeværelsen av ioner klorid cl^- og av aluminiums polymergrupper endrer sementstrukturen. Det anslås at komplekse formel 3 -kopper er dannet.Til₂ENTEN₃.Cacl₂.10H₂ENTEN.

Konstruksjonssement kan forbedres med aluminiumpolyklorid (PAC). Skeeze [CC0]. Kilde: Wikimedia Commons.

Resultatene indikerer at PACL forbedrer egenskapene til sementen, reduserer antall mikroporos (veldig små hull) og matrisen blir tettere og mer kompakt kompresjonsmotstanden øker.

Effekten øker ved å øke PACL -innholdet. Studien bekrefter at ved å tilsette PACL til Portland -sementen, oppnås en blanding med overlegne mekaniske og mikrostrukturelle egenskaper.

Med aluminiums -polyklorid avtar porøsiteten til sementen, og dette blir mer motstandsdyktig. BlackBlack111 [CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org/lisenser/by-SA/4.0)]. Kilde: Wikimedia Commons.

Referanser

1. Kim, t. et al. (2019). Undersøkelse av effekten av polyaluminumklorid på egenskapene til vanlig Portland -sement. Materialer 2019, 12, 3290. MDPI kom seg.com.
2. Li, og. et al. (2019). Optimalisering av polyaluminumklorid-kitosanflokkculant for behandling av svinebiogassoppslemming ved bruk av boksen-Behnken Response Surface Method. Int. J. Miljø. Storfekjøtt. Public Health 2019, 16, 996. MDPI kom seg.com.
3. Hubbe, m. Polyaluminum Chloride (Pac). Mini-Encyclopedia of Papermaking Wet-End Chemistry. Gjenopprettet etter prosjekter.NCSU.Edu.
4. Tang, h. et al. (2015). Spesifikasjon, stabilitet og koagulasjonsmekanismer for hydroksylaluminiumsklynger dannet av PACL og Student: en kritisk gjennomgang. Adv Colloid Interface Sci 2015; 226 (Pt A): 78-85. NCBI kom seg.NLM.NIH.Gov.
5. Bottero, J.OG. et al. (1980). Studier av hydroliserte aluminiumkloridløsninger. 1. Naturen til aluminiumsarter og sammensetning av vandige oppløsninger. Journal of Physical Chemistry, Vol. 84, nei. 22, 1980. Gjenopprettet fra puber.ACS.org.
6. Zhao, h.-Z. et al. (2009). Polyaluminumklorid med høy konsentrasjon: Forberedelse og effekter av til konsentrasjonen om distribusjon og transformasjon av Al-arter. Chemical Engineering Journal 155 (2009) 528-533. Gjenopprettet fra Scientedirect.com.
7. Jia, Z. et al. (2004). Syntese av polyaluminumklorid med en membranreaktor: driftsparametereffekter og reaksjonsveier. Ind. Eng. Chem. Storfekjøtt. 2004, 43, 12-17. Gjenopprettet fra puber.ACS.org.
8. Geo spesialkjemikalier. Polyaluminum Chloride (Pac). Gjenopprettet fra Geosc.com.