Struktur polilorida aluminium, sifat, mendapatkan, menggunakan

Dipanggil aluminium polychloride ke kelas produk bukan organik aluminium larut air, dibentuk oleh reaksi separa aluminium klorida alll₃ Dengan asas. Ia adalah pepejal dari putih ke kuning. Formula umumnya sering dinyatakan sebagai_n(Oh)_mCl_(3n-m). Mereka juga dikenali sebagai PAC atau PACL (akronim untuk Bahasa Inggeris Polyaluminium chloride).

PAC dirumuskan dengan cara yang mengandungi polimer yang sangat kationik (set beberapa molekul dengan banyak beban positif) yang dibentuk oleh ion aluminium (AL³⁺), ion klorida (CL^-), ion hidroksil (OH)^- dan molekul air (h₂Sama ada).

Aluminium Polychloride (PAC) digunakan untuk menghapuskan air organik dan bukan organik di flocculators loji rawatan air kumbahan. Pengarang: Kubinger. Sumber: Pixabay.

Polimer kationik yang paling penting dari spesies ini adalah₁₃ atau Keggin-al13 yang sangat berkesan dalam rawatan air dan dalam industri pembuatan pulpa dan kertas.

Dalam aplikasi ini, PACS mematuhi permukaan zarah yang menyebabkan mereka bergabung bersama dan sedimen, iaitu, jatuh ke bawah dan boleh ditapis.

Ia juga telah berjaya diuji untuk memperbaiki sifat simen Portland, kerana ia mengubah atau mengubah strukturnya di peringkat mikro dan ini menjadikan simen lebih tahan.

[TOC]

Struktur

PAC atau PACL dibentuk oleh satu siri spesies yang terdiri daripada monomer (satu molekul), diameter (dua molekul bersatu), oligomer (tiga hingga lima molekul terikat) kepada polimer (banyak molekul terikat).

Formula umumnya adalah untuk_n(Oh)_mCl_(3n-m). Apabila mereka membubarkan air spesies ini mengandungi ion ke³⁺, OH ion hidroksil^-, Cloruro cl ion^- dan molekul air h₂Sama ada.

Dalam penyelesaian berair formula umumnya adalah untuk_x(Oh)_dan(H₂Sama ada)_n^(3x-y)+ atau juga ke_xSama ada_z(Oh)_dan(H₂Sama ada)_n^(3x-y-2z)+.

Yang paling berguna dari polimer ini ialah₁₃ atau Keggin-al13 yang formulanya adalah al₄Kepada₁₂(Oh)₂₄(H₂Sama ada)₁₂⁷⁺. Spesies Al₁₃ Ia mempunyai bentuk tiga dimensi.

Dianggarkan bahawa pendahulu polik ini adalah al (oh)₄^-, yang membentangkan penyesuaian tetrahedral dan terletak di tengah -tengah struktur.

Nomenclature

- Aluminium polychloride

- PAC (akronim untuk bahasa Inggeris Poli aluminium klorida)

- PACL (akronim Inggeris Poli aluminium klorida)

- Polialumin chloride

- Polyhydroxychloride aluminium

- Aluminium atau ACH Hydrochloride (akronim Bahasa Inggeris Aluminium Chlorhydrate).

Sifat

Keadaan fizikal

Pepejal (habuk) dari putih ke kuning yang juga diperolehi dalam bentuk penyelesaian berair kepekatan yang berbeza.

Kelarutan

Larut dalam air.

Ciri -ciri PAC komersial

Pelbagai PAC berbeza antara satu sama lain terutamanya oleh dua perkara:

Ia boleh melayani anda: Dibenzalacetona: sifat, mekanisme tindak balas, kegunaan, risiko

- Kekuatannya, dinyatakan sebagai % alumina ke₂Sama ada_3.

- Asasnya, yang menunjukkan jumlah bahan polimer di PAC, dan boleh berubah antara 10% (asas rendah), 50% (asas sederhana), 70% (asas tinggi) dan 83% (asas tertinggi, yang sepadan dengan aluminium atau ACH Hydrochloride).

Sifat kimia

PAC adalah kelas produk aluminium larut air. Formula umumnya sering dinyatakan sebagai_n(Oh)_mCl_(3n-m).

Oleh kerana ia berlaku semasa bertindak balas aluminium klorida (ALCL₃) Dengan asas, asas produk jenis ini bergantung pada jumlah relatif ion OH^- Berbanding dengan jumlah aluminium (AL).

Menurut formula ke_n(Oh)_mCl_(3n-m), Asasnya ditakrifkan sebagai m/3n.

Ia adalah flocculant. Ia mempunyai sifat sebagai kemudahan penjerapan ke atas zarah beban bertentangan yang lain (mematuhi permukaannya), pembekuan (kesatuan beberapa zarah di mana ia telah diserap) dan pemendakan kumpulan -kumpulan zarah bersatu ini.

PACs boleh menjadi tidak stabil, kerana mereka bergantung pada pH. Mereka boleh mengakis.

Tingkah laku PAC di dalam air

Apabila membubarkan PAC di dalam air dan bergantung kepada pH, pelbagai spesies aluminium-hidroksil (al-oh) terbentuk.

Ia dihidrolisiskan atau bertindak balas dengan air untuk membentuk monomer (molekul unit), oligomer (kesatuan antara 3 dan 6 molekul) dan polimer (lebih daripada 6 molekul bersatu).

Spesies yang paling penting ialah polimer dengan 13 atom aluminium, yang dipanggil KEGGIN-AL13.

Fungsi PAC sebagai floculant

Polimer Keggin-Al13 diserap ke atas zarah-zarah yang terdapat di dalam air, iaitu, ia melekat pada permukaannya, dan menjadikan satu sama lain antara satu sama lain membentuk flocs.

Flocs adalah set zarah yang sangat kecil atau bersatu yang sangat kecil membentuk struktur yang lebih besar yang boleh sedimen, iaitu, pergi ke bahagian bawah larutan akueus.

Setelah membentuk flocs, apabila ini cukup besar, mereka pergi ke latar belakang dan penyelesaian berair bersih.

Flokulasi dan tangki pemendapan loji rawatan air di mana aluminium polychloride (PAC) boleh digunakan. Qualit-e di Bahasa Inggeris Wikipedia [Domain Awam]. Sumber: Wikimedia Commons.

Memperoleh

Penyelesaian PACL atau PACL biasanya diperoleh dengan menambahkan asas alkali atau penyelesaian kepada larutan klorida aluminium (ALCL₃).

Untuk mendapatkan polimer yang tinggi untuk₁₃ Pangkalan atau alkali yang ditambah tidak boleh memberikan ion oh^- Terlalu Cepat atau Terlalu Lambat.

Kajian tertentu menunjukkan bahawa sukar untuk menghasilkan kepekatan al yang tinggi₁₃ Menggunakan NaOH kerana ini melepaskan ion oh^- Terlalu Cepat di Air.

Atas sebab ini, sebatian kalsium asas (CA) lebih disukai, yang mempunyai kelarutan air yang rendah dan dengan itu melepaskan ion OH^- perlahan. Salah satu sebatian kalsium asas ini ialah kalsium oksida CaO.

Ia boleh melayani anda: kalsium nitrat (CA (NO3) 2)

Di bawah langkah -langkah yang berlaku untuk pembentukan PAC.

Hydrolysis

Apabila garam aluminium (iii) larut dalam air, tindak balas hidrolisis spontan berlaku di mana kation aluminium masuk³⁺ Ambil ion hidroksil OH^- air dan bergabung dengan mereka, meninggalkan proton h⁺ Percuma:

Kepada³⁺ + H₂O → ke (oh)²⁺ + H⁺

Kepada³⁺ + 2 jam₂O → ke (oh)₂⁺ + 2 jam⁺

Ini disukai dengan menambahkan alkali, iaitu, oh ion^-. Ion aluminium ke³⁺ Semakin bergabung dengan anion oh^-:

Kepada³⁺ → ke (oh)²⁺ → ke (oh)₂⁺ → ke (oh)₃⁰ → ke (oh)₄^-

Di samping itu spesies seperti al (h₂Sama ada)₆³⁺, iaitu, ion aluminium yang dikaitkan atau diselaraskan dengan enam molekul air.

Pempolimeran

Kemudian kesatuan dibentuk di antara spesies ini, membentuk diameter (set 2 molekul) dan trimmer (set 3 molekul) yang diubah menjadi oligomer (set 3 hingga 5 molekul) dan polimer (set banyak molekul bersatu).

Al (oh)₂⁺ → Al₂(Oh)₂⁴⁺ → Al₃(Oh)₅⁴⁺ → Al₆(Oh)₁₂⁶⁺ → Al₁₃(Oh)₃₂⁷⁺

Jenis spesies ini bergabung dengan jambatan OH antara satu sama lain dan dengan Al (h₂Sama ada)₆³⁺ membentuk set molekul yang dipanggil hydroxycomplexes atau polip atau hydroxypolymers.

Formula umum polimer kationik ini adalah untuk_x(Oh)_dan(H₂Sama ada)_n^(3x-y)+ atau juga ke_xSama ada_z(Oh)_dan(H₂Sama ada)_n^(3x-y-2z)+.

Kepentingan Polimer

Dianggap bahawa yang paling berguna dari polimer ini adalah yang disebutkan₁₃ yang formula adalah al₄Kepada₁₂(Oh)₂₄(H₂Sama ada)₁₂⁷⁺, Dan ia juga dikenali sebagai Keggin-al13.

Ia adalah spesies dengan 7 caj positif (iaitu, kation heptavalen) dengan 13 atom aluminium, 24 unit OH, 4 atom oksigen dan 12 unit air h₂Sama ada.

Aplikasi

- Dalam rawatan air

PACL adalah produk komersial untuk merawat air dan menjadikannya diminum (bersih dan boleh diminum). Ia juga membolehkan merawat sisa dan industri.

Air boleh diminum jika dirawat dengan polychloride aluminium (PAC). Pengarang: Explorerbob. Sumber: Pixabay.

Ia digunakan sebagai agen pembekuan dalam proses penambahbaikan perairan. Ia lebih berkesan daripada sulfat aluminium. Prestasi atau tingkah lakunya bergantung pada spesies yang ada, yang bergantung pada pH.

Bagaimanakah ia berfungsi

PACL membolehkan bahan organik dan zarah mineral. Koagular bermaksud bahawa sebatian yang akan dihapuskan dari dibubarkan menjadi pepejal. Ini mencapai interaksi caj positif mereka dengan negatif bahan -bahan ke coagular.

Dipercayai bahawa spesies₁₃, Dengan memiliki banyak caj positif (+7), ia adalah yang paling berkesan untuk meneutralkan beban. Kemudian pembentukan jambatan berlaku di antara zarah yang aglomerat dan membentuk flocculus.

Boleh melayani anda: sifat mekanikal dan fizikal keluli

Flocs ini sangat berat cenderung mendakan atau sedimen, iaitu, untuk pergi ke bahagian bawah bekas yang mengandungi air yang dirawat. Dengan cara ini mereka boleh dikeluarkan dengan penapisan.

Polychloride aluminium (PAC) berfungsi untuk bahan organik dan bukan organik sedimen dalam loji rawatan air sisa. Atau.S. Foto Angkatan Tentera Jurutera [Domain Awam]. Sumber: Wikimedia Commons.

Kelebihan

PAC lebih baik daripada aluminium sulfat kerana ia mempunyai hasil suhu rendah yang lebih baik, meninggalkan kurang sisa aluminium, menghasilkan jumlah lumpur yang kurang, kurang kesan pada pH air dan lebih cepat dan lebih besar flocs terbentuk. Semuanya memudahkan pemendapan untuk penapisan kemudian.

Air kolam boleh disucikan dengan polychloride aluminium (PAC). Pengarang: Kalhh. Sumber: Pixabay.

-Dalam industri pembuatan pulpa dan kertas

PAC sangat berkesan dalam pengubahsuaian beban koloid dalam pembuatan kertas. Beban koloid adalah banyak pepejal yang digantung dalam campuran untuk membuat pulpa kertas.

Ia membolehkan untuk mempercepat kelajuan saliran (penyingkiran air) terutamanya dalam keadaan neutral dan alkali, dan membantu dalam pengekalan pepejal. Pepejal adalah yang kemudian, ketika pengeringan, membentuk kertas.

Dalam aplikasi ini, PAC digunakan dengan asas rendah (0-17%) dan cara (17-50%).

Di kilang pulpa dan kertas, polychloride aluminium (PAC) digunakan untuk membantu dalam proses pemendapan. Pengarang: 151390. Sumber: Pixabay.

- Untuk meningkatkan simen

Baru -baru ini (2019) telah terbukti menambah PACL ke simen Portland. Telah ditentukan bahawa kehadiran ion klorida cl^- dan kumpulan polimer aluminium mengubah struktur simen. Dianggarkan bahawa cawan formula 3 kompleks terbentuk.Kepada₂Sama ada₃.CACL₂.10h₂Sama ada.

Simen pembinaan dapat diperbaiki dengan polychloride aluminium (PAC). Skeeze [CC0]. Sumber: Wikimedia Commons.

Hasilnya menunjukkan bahawa PACL meningkatkan sifat simen, mengurangkan bilangan microporos (lubang yang sangat kecil) dan matriks menjadi lebih padat dan lebih padat rintangan mampatan meningkat.

Kesannya meningkat dengan meningkatkan kandungan PACL. Kajian ini mengesahkan bahawa dengan menambahkan PACL ke simen Portland, campuran dengan sifat mekanikal dan mikrostruktur yang unggul diperolehi.

Dengan polychloride aluminium keliangan simen berkurangan dan ini menjadi lebih tahan. BlackBlack111 [cc by-s (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)]. Sumber: Wikimedia Commons.

Rujukan

1. Kim, t. et al. (2019). Menyiasat kesan polyaluminium chloride pada sifat -sifat simen portland biasa. Bahan 2019, 12, 3290. MDPI pulih.com.
2. Li, dan. et al. (2019). Pengoptimuman polyaluminium chloride-chitosan flocculant untuk merawat buburan biogas babi menggunakan kaedah permukaan respons behnken box-behnken. Int. J. Persekitaran. Daging lembu. Kesihatan Awam 2019, 16, 996. MDPI pulih.com.
3. Hubbe, m. Polyaluminium Chloride (PAC). Mini-enclopedia papermaking kimia basah. Pulih dari projek.NCSU.Edu.
4. Tang, h. et al. (2015). Spesiasi, kestabilan, dan mekanisme pembekuan kluster hidroksil aluminium yang dibentuk oleh PACL dan Pelajar: Kajian Kritikal. Adv Colloid Interface Sci 2015; 226 (pt a): 78-85. NCBI pulih.NLM.NIH.Gov.
5. Bottero, j.Dan. et al. (1980). Kajian penyelesaian aluminium klorida terhidrolis. 1. Sifat spesies aluminium dan komposisi penyelesaian berair. Jurnal Kimia Fizikal, Vol. 84, no. 22, 1980. Pulih dari pub.ACS.org.
6. Zhao, h.-Z. et al. (2009). Polyaluminium klorida berkonsentrasi tinggi: penyediaan dan efek ke kepekatan pada pengedaran dan transformasi spesies Al. Jurnal Kejuruteraan Kimia 155 (2009) 528-533. Pulih dari Scientedirect.com.
7. Jia, z. et al. (2004). Sintesis polyaluminium klorida dengan reaktor membran: kesan parameter operasi dan jalur tindak balas. Ind. Eng. Chem. Daging lembu. 2004, 43, 12-17. Pulih dari pub.ACS.org.
8. Geo Specialty Chemicals. Polyaluminium Chloride (PAC). Pulih dari Geosc.com.