Alumiinipolyloridirakenne, ominaisuudet, hankkiminen, käyttö

Kutsutaan alumiinipolykloridi Vesiliukoisen alumiinin epäorgaanisiin tuotteisiin, jotka on muodostettu alumiinikloridin osittaisella reaktiolla₃ Pohjalla. Se on kiinteä valkoisesta keltaiseen. Sen yleinen kaava ilmaistaan ​​usein_n(VAI NIIN)_mCl_(3N-M). Ne tunnetaan myös nimellä PAC tai PACL (lyhenne englanniksi Polyaluminum -kloridi-A.

PAC: t formuloidaan tavalla, joka sisältää erittäin kationisia polymeerejä (useita molekyylejä, joilla on monia positiivisia kuormia), jotka on muodostettu alumiini -ioneilla (Al³⁺), kloridi -ionit (Cl^-), hydroksyyli -ionit (OH)^- ja vesimolekyylit (H₂JOMPIKUMPI).

Alumiinipolykloridia (PAC) käytetään orgaanisen ja epäorgaanisen veden poistamiseen jätevedenpuhdistamojen flokkulaattoreissa. Kirjoittaja: Kubinger. Lähde: Pixabay.

Näiden lajien tärkein kationinen polymeeri on SO -niminen₁₃ tai Keggin-AL13, joka on erittäin tehokas vedenkäsittelyssä sekä massan ja paperinvalmistusteollisuudessa.

Näissä sovelluksissa PAC: t tarttuvat hiukkasten pintaan aiheuttaen niiden yhdistymisen ja sedimentin, toisin sanoen putoamisen pohjaan ja voidaan suodattaa.

Sitä on myös testattu onnistuneesti Portland -sementin ominaisuuksien parantamiseksi, koska se muuttaa tai muuttaa rakennettaan mikrotasolla ja tämä tekee semenistä entistä kestävämmän.

[TOC]

Rakenne

PAC tai PACL muodostuu sarjasta lajeja, jotka vaihtelevat monomeereistä (yksi molekyyli), halkaisijat (kaksi yhtenäistä molekyyliä), oligomeerejä (kolmesta viiteen sidottuun molekyyliin) polymeereihin (monia sitoutuneita molekyylejä).

Sen yleinen kaava on_n(VAI NIIN)_mCl_(3N-M). Kun ne liukenevat veteen, nämä lajit sisältävät ionit³⁺, Voi hydroksyyli -ionit^-, Cloruro Cl -ionit^- ja vesimolekyylit H₂JOMPIKUMPI.

Vesipitoisessa liuoksessa sen yleinen kaava on_x(VAI NIIN)_ja(H₂JOMPIKUMPI)_n^(3x-y)+ tai myös_xJOMPIKUMPI_{z -z}(VAI NIIN)_ja(H₂JOMPIKUMPI)_n^(3x-Y-2Z)+.

Hyödyllisin näistä polymeereistä on SO -niminen₁₃ tai keggin-al13, jonka kaava on Al₄Siihen₁₂(VAI NIIN)₂₄(H₂JOMPIKUMPI)₁₂⁷⁺. Laji al₁₃ Sillä on kolmiulotteinen muoto.

Tämän polykyn edeltäjä arvioidaan olevan al (OH)₄^-, joka on tetraedrinen konformaatio ja sijaitsee rakenteen keskellä.

Nimikkeistö

- Alumiinipolykloridi

- PAC (lyhenne englanniksi Poly -alumiinikloridi-A

- PACL (englanninkielinen lyhenne Poly -alumiinikloridi-A

- Polialumiinikloridi

- Alumiinin polyhydroksikloridi

- Alumiini- tai ACH -hydrokloridi (englanninkielinen lyhenne Alumiinikloorihydraatti-A.

Ominaisuudet

Fyysinen tila

Kiinteä (pöly) valkoisesta keltaiseksi, joka saadaan myös erilaisten pitoisuuksien vesiliuoksina.

Liukoisuus

Liukeneminen veteen.

Kaupallisten PAC: ien ominaisuudet

Eri PAC eroavat toisistaan ​​pääasiassa kahdella asialla:

Se voi palvella sinua: Dibenzalacetona: Ominaisuudet, reaktiomekanismi, käyttö, riskit

- Sen vahvuus, ilmaistiin % alumiinioksidista₂JOMPIKUMPI_3.

- Sen emäksisyys, joka osoittaa polymeerimateriaalin määrän PAC: ssa ja voi vaihdella välillä 10% (matala emäksisyys), 50% (keskisuurten emäksisten), 70% (korkea emäksisyys) ja 83% (korkein emäksisyys, joka vastaa alumiinia tai ACH -hydrokloridi).

Kemialliset ominaisuudet

PAC on luokka vesiliukoisia alumiinituotteita. Sen yleinen kaava ilmaistaan ​​usein_n(VAI NIIN)_mCl_(3N-M).

Koska ne tapahtuvat reagoidessaan alumiinikloridia (Alcl₃) Perustalla tämäntyyppisten tuotteiden perusteetti riippuu OH -ionien suhteellisesta määrästä^- Verrattuna alumiinin määrään (AL).

Kaavan mukaan_n(VAI NIIN)_mCl_(3N-M), Perusteetti määritellään M/3N: ksi.

Se on flokkulantti. Sillä on ominaisuudet, jotka ovat helppo adsorptiota muihin vastakkaisiin kuormitushiukkasiin (tarttuu näiden pintaan), hyytymisen (useiden hiukkasten liitos, joihin se on adsorboitu) ja näiden yhdysvaltalaisten hiukkasten ryhmien saostuminen.

PAC: t voivat olla epävakaita, koska ne riippuvat pH: sta. Ne voivat olla syövyttäviä.

PAC -käyttäytyminen vedessä

Kun liuotat PAC: ta veteen ja pH: sta riippuen, muodostetaan erilaisia ​​alumiini-hydroksyylilajeja (Al-OH).

Se hydrolysoituu tai reagoi veden kanssa monomeerien (yksikkömolekyylien), oligomeerien (3–6 molekyylin) ja polymeerien (yli 6 yhdysvaltalaisen molekyylin) muodostamiseksi monomeereistä (yksikkömolekyyleistä).

Tärkein laji on polymeeri, jossa on 13 alumiiniatomia, jota kutsutaan Keggin-al13.

PAC toimii floculantina

KEGGIN-AL13.

Flocs on sarjoja hyvin pieniä tai yhtenäisiä hyvin pieniä hiukkasia, jotka muodostavat suurempia rakenteita, jotka voivat sedimenttiä, ts. Mene vesiliuoksen pohjaan.

Flokkien muodostamisen jälkeen, kun nämä ovat riittävän suuria, ne menevät taustalle ja vesiliuos on puhdas.

Vedenkäsittelylaitoksen flostointi- ja sedimentaatiosäiliöitä, joissa alumiinipolykloridia (PAC) voidaan käyttää. Qualit-e English Wikipediassa [julkinen alue]. Lähde: Wikimedia Commons.

Saada

PACL- tai PACL -liuokset saadaan yleensä lisäämällä emäksinen emäs tai liuos alumiinikloridiliuokseen (ALCL₃-A.

Saada suuri määrä polymeerejä₁₃ Lisätty pohja tai alkali ei saa tarjota OH -ioneja^- Liian nopea tai liian hidas.

Tietyt tutkimukset osoittavat, että on vaikea tuottaa korkeaa stabiilia pitoisuutta AL₁₃ NaOH: n käyttäminen, koska tämä vapauttaa OH -ionit^- Liian nopeasti vedessä.

Tästä syystä emäksiset kalsiumyhdisteet (CA) ovat edullisia, joilla on alhainen veden liukoisuus ja jotka siten vapauttavat OH -ionit^- hitaasti. Yksi näistä emäksisistä kalsiumyhdisteistä on CaO -kalsiumoksidi.

Se voi palvella sinua: kalsiumnitraatti (CA (NO3) 2)

PAC -muodostumiselle tapahtuvien vaiheiden alapuolella.

Hydrolyysi

Kun alumiinisuolat (III) liukenevat veteen, tapahtuu spontaani hydrolyysireaktio, johon alumiinikationi³⁺ Ota OH -hydroksyyli -ionit^- vettä ja liittyy heihin, jättäen protoneja h⁺ Vapaa:

Siihen³⁺ + H₂O → - (OH)²⁺ + H⁺

Siihen³⁺ + 2 h₂O → - (OH)₂⁺ + 2 h⁺

Tätä suositellaan lisäämällä alkali, ts. OH -ionit^-. Alumiini -ioni³⁺ Se liittyy yhä enemmän OH -anioneihin^--

Siihen³⁺ → - (OH)²⁺ → - (OH)₂⁺ → - (OH)₃^{0 -} → - (OH)₄^-

Lisäksi lajit, kuten Al (H₂JOMPIKUMPI)₆³⁺, eli kytketty tai koordinoitu alumiini -ioni kuuden vesimolekyylin kanssa.

Polymerointi

Sitten näiden lajien väliin muodostetaan ammattiliitot, muodostaen halkaisijat (2 molekyylin sarjat) ja trimmeriä (3 molekyylin sarjaa), jotka transformoivat oligomeereiksi (sarjat 3 - 5 molekyyliä) ja polymeereiksi (monien yhdistyneiden molekyylien sarjat).

Al (OH)₂⁺ → Al₂(VAI NIIN)₂⁴⁺ → Al₃(VAI NIIN)₅⁴⁺ → Al₆(VAI NIIN)₁₂⁶⁺ → Al₁₃(VAI NIIN)₃₂⁷⁺

Tämäntyyppiset lajit liittyvät OH -siltoihin keskenään ja AL: n kanssa (H₂JOMPIKUMPI)₆³⁺ Molekyylijoukkojen muodostuminen, joita kutsutaan hydroksicomplexiksi tai polyypeiksi tai hydroksipolymeereiksi.

Näiden kationisten polymeerien yleinen kaava on_x(VAI NIIN)_ja(H₂JOMPIKUMPI)_n^(3x-y)+ tai myös_xJOMPIKUMPI_{z -z}(VAI NIIN)_ja(H₂JOMPIKUMPI)_n^(3x-Y-2Z)+.

Tärkeyspolymeeri

Uskotaan, että hyödyllisin näistä polymeereistä on So -nimike₁₃ Kenen kaava on Al₄Siihen₁₂(VAI NIIN)₂₄(H₂JOMPIKUMPI)₁₂⁷⁺, Ja se tunnetaan myös nimellä Keggin-al13.

Se on laji, jossa on 7 positiivista varausta (ts. Heptavalentti kationi), joissa on 13 alumiiniatomia, 24 yksikköä OH, 4 happiatomia ja 12 yksikköä vettä H₂JOMPIKUMPI.

Sovellukset

- Vedenkäsittelyssä

PACL on kaupallinen tuote vettä ja tehdä siitä juomakelpoinen (puhdas ja juomakelpoinen). Se mahdollistaa myös jätteiden ja teollisuustekniikan hoitamisen.

Vesi voi olla juomakelpoista, jos sitä käsitellään alumiinipolykloridilla (PAC). Kirjoittaja: ExplorerBob. Lähde: Pixabay.

Sitä käytetään hyytymisaineena vesien parantamisprosesseissa. Se on tehokkaampi kuin alumiinisulfaatti. Sen suorituskyky tai käyttäytyminen riippuu läsnä olevasta lajista, joka riippuu pH: sta.

Kuinka se toimii

PACL sallii orgaanisen materiaalin ja mineraalihiukkaset. Hoagulaarinen tarkoittaa, että eliminoidut yhdisteet siirtyvät liuennesta kiinteään. Tämä saavuttaa sen positiivisten varaustensa vuorovaikutuksella materiaalien negatiivista, jotta.

Lajien uskotaan₁₃, Hallinnassa niin monia positiivisia varauksia (+7), se on tehokkain kuormitusten neutraloimiseksi. Sitten siltojen muodostuminen tapahtuu hiukkasten välillä, jotka ovat agglomeraatteja ja muodostavat flocculuksen.

Voi palvella sinua: teräksen mekaaniset ja fysikaaliset ominaisuudet

Nämä flokit ovat erittäin raskaita taipumus saostaa tai sedimenttiä, toisin sanoen mennä käsiteltävän veden sisältävän astian pohjaan. Tällä tavoin ne voidaan poistaa suodattamalla.

Alumiinipolykloridi (PAC) palvelee orgaanista ja epäorgaanista ainetta jätevedenpuhdistamoissa. TAI.S. Armeijan insinöörien valokuva [julkinen alue]. Lähde: Wikimedia Commons.

Edut

PAC on parempi kuin alumiinisulfaatti, koska sillä on parempi matala lämpötilan saanto, se jättää vähemmän alumiinijäämiä, tuottaa vähemmän mutatilavuutta, vähemmän vaikutusta veden pH: hon ja nopeammin ja suuret flokit muodostuvat. Kaikki tämä helpottaa sedimentaatiota myöhempää suodattamista varten.

Allasvesi voidaan puhdistaa alumiinipolykloridilla (PAC). Kirjoittaja: Kalhh. Lähde: Pixabay.

-Massan ja paperinvalmistusteollisuudessa

PAC on erityisen tehokas kolloidisten kuormien muuttamisessa paperinvalmistuksessa. Kolloidiset kuormat ovat seoksiin suspendoituneiden kiinteiden aineiden kuormituksia paperimassan valmistamiseksi.

Se mahdollistaa viemärinopeuden (veden poistamisen) nopeuttamisen etenkin neutraaleissa ja alkalisissa olosuhteissa ja auttaa kiinteiden aineiden pidättämisessä. Kiinteät aineet ovat ne, jotka myöhemmin kuivutettaessa muodostavat paperin.

Tässä sovelluksessa PAC: ta käytetään alhaisella perus- (0-17%) ja keskiarvolla (17-50%).

Massan ja paperitehtaiden alumiinipolykloridia (PAC) käytetään sedimentaatioprosessin auttamiseen. Kirjoittaja: 151390. Lähde: Pixabay.

- Parantaa sementtiä

Äskettäin (2019) sen on osoitettu lisäävän PACL: n Portland -sementtiin. Määritettiin, että ionien kloridi Cl: n läsnäolo^- ja alumiinipolymeeriryhmät muuttavat sementin rakennetta. Arvioidaan, että kompleksin kaava 3 kuppit muodostuvat.Siihen₂JOMPIKUMPI₃.Kacl₂.10H₂JOMPIKUMPI.

Rakennussementtiä voidaan parantaa alumiinipolykloridilla (PAC). Skeeze [CC0]. Lähde: Wikimedia Commons.

Tulokset osoittavat, että PACL parantaa sementin ominaisuuksia, vähentää mikroporien lukumäärää (hyvin pienet reikät) ja matriisi muuttuu tiheämmäksi ja kompakti puristusvastus kasvaa.

Vaikutus kasvaa lisäämällä PACL -pitoisuutta. Tutkimus vahvistaa, että lisäämällä PACL: n Portland -sementtiin, saadaan seos, jolla on erinomaiset mekaaniset ja mikrorakenteelliset ominaisuudet.

Alumiinipolykloridilla sementin huokoisuus vähenee ja tästä tulee kestävämpi. BlackBlack111 [CC BY-S (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)]. Lähde: Wikimedia Commons.

Viitteet

1. Kim, t. et al. (2019). Tutkitaan polyaluminumkloridin vaikutuksia tavallisen Portland -sementin ominaisuuksiin. Materiaalit 2019, 12, 3290. MDPI toipui.com.
2. Li, ja. et al. (2019). Polyaluminum-kloridikritosaanin flokkulantin optimointi sian biokaasun lietteen käsittelemiseksi käyttämällä box-behunken-vasteen pintamenetelmää. Int. J -. Ympäristö. Naudanliha. Kansanterveys 2019, 16, 996. MDPI toipui.com.
3. Mäntä, m. Polyaluminum -kloridi (PAC). Märkäpään kemia miniacencyclopedia. Toipunut hankkeista.NCSU.Edu.
4. Tang, H. et al. (2015). PACL: n ja opiskelijan muodostamat hydroksyylialuumiklusterien spesifikaatio-, stabiilisuus- ja hydroksyylialumiiniklusterit: Kriittinen katsaus. Adv Colloid Interface SCI 2015; 226 (pt a): 78-85. NCBI toipunut.Nlm.NIH.Hallitus.
5. Bottero, j.JA. et al. (1980). Hydrolisoiduista alumiinikloridiliuoksista. 1. Alumiinilajien luonne ja vesiliuosten koostumus. The Journal of Physical Chemistry, Vol. 84, ei. 22, 1980. Pubista toipunut.ACS.org.
6. Zhao, h.-Z -z. et al. (2009). Korkean kestävyyden polyaluminiumklorid. Chemical Engineering Journal 155 (2009) 528-533. ScienEdirect.com.
7. Jia, z. et al. (2004). Polyaluminum -kloridin synteesi kalvoreaktorin kanssa: toimintaparametrivaikutukset ja reaktioretit. Ind. Eng. Kemia. Naudanliha. 2004, 43, 12-17. Pubista toipunut.ACS.org.
8. Geo -erikoiskemikaalit. Polyaluminum -kloridi (PAC). Palautettu geoskista.com.