Aluminiumpolyloridstruktur, Eigenschaften, erhalten, verwendet, verwendet

Wird genannt Aluminiumpolychlorid zu einer Klasse anorganischer Produkte von wasserlöslichem Aluminium, gebildet durch die teilweise Reaktion von Aluminiumchlorid Alll₃ Mit einer Basis. Es ist ein Feststoff von Weiß bis Gelb. Seine allgemeine Formel wird oft als ausgedrückt als_N(OH)_MCl_(3n-m). Sie sind auch als PAC oder PACL bekannt (Akronym für Englisch Polyaluminiumchlorid).

Die PACs werden so formuliert³⁺), Chloridionen (CL^-), Hydroxylionen (OH)^- und Wassermoleküle (h₂ENTWEDER).

Aluminiumpolychlorid (PAC) wird verwendet, um organisches und anorganisches Wasser in den Flockern von Abwasserbehandlungsanlagen zu beseitigen. Autor: Kubinger. Quelle: Pixabay.

Das wichtigste kationische Polymer dieser Spezies ist das sogenannte SO₁₃ oder Keggin-Al13, der in der Wasseraufbereitung und in der Zellstoff- und Papierherstellung sehr wirksam ist.

In diesen Anwendungen haften die PACs an der Oberfläche der Partikel, wodurch sie sich zusammenschließen und Sediment nach unten fallen und gefiltert werden können.

Es wurde auch erfolgreich getestet, um die Eigenschaften des Portlandzements zu verbessern, da es seine Struktur auf Mikroebene modifiziert oder verändert, was den Zement resistenter macht.

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Struktur

Der PAC oder PACL wird durch eine Reihe von Arten gebildet, die von Monomeren (einem einzelnen Molekül), Durchmesser (zwei Vereinigten Molekülen), Oligomeren (drei bis fünf gebundene Moleküle) bis zu Polymeren (viele gebundene Moleküle) reichen, bis zu Polymeren (viele gebundene Moleküle).

Seine allgemeine Formel ist zu_N(OH)_MCl_(3n-m). Wenn sie sich in Wasser auflösen, enthalten diese Arten Ionen an die³⁺, Oh Hydroxylionen^-, Cloruro Clionen^- und Wassermoleküle H₂ENTWEDER.

In wässriger Lösung ist seine allgemeine Formel für die_X(OH)_Und(H₂ENTWEDER)_N^(3x-y)+ oder auch zu_XENTWEDER_z(OH)_Und(H₂ENTWEDER)_N^(3x-y-2z)+.

Das nützlichste dieser Polymere ist der sogenannte SO₁₃ oder Keggin-Al13, deren Formel al ist₄Zum₁₂(OH)₂₄(H₂ENTWEDER)₁₂⁷⁺. Die Art al₁₃ Es hat eine dreidimensionale Form.

Es wird geschätzt, dass der Vorläufer dieser Polycy das Al (OH) ist₄^-, Dies zeigt eine tetraedrische Konformation und befindet sich in der Mitte der Struktur.

Nomenklatur

- Aluminiumpolychlorid

- PAC (Akronym für Englisch Polyaluminiumchlorid)

- PACL (englisches Akronym Polyaluminiumchlorid)

- Polialuminchlorid

- Polyhydroxychlorid von Aluminium

- Aluminium- oder Achhydrochlorid (englisches Akronym Aluminiumchlorhydrat).

Eigenschaften

Körperlicher Status

Fest (Staub) von weiß bis gelb, der auch in Form von wässrigen Lösungen verschiedener Konzentrationen erhalten wird.

Löslichkeit

In Wasser löslich.

Eigenschaften von kommerziellen PACs

Das verschiedene PAC unterscheidet sich hauptsächlich von zwei Dingen:

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- Seine Stärke, ausgedrückt als % von Aluminiumoxid zu₂ENTWEDER_3.

- Seine Basizität, die die Menge an polymerem Material im PAC angibt und zwischen 10% (niedriger Basizität), 50% (mittlerer Basis), 70% (hoher Basizität) und 83% (die höchste Basizität, die Aluminium entspricht, variieren kann oder Achhydrochlorid).

Chemische Eigenschaften

Das PAC ist eine Klasse von wasserlöslichen Aluminiumprodukten. Seine allgemeine Formel wird oft als ausgedrückt als_N(OH)_MCl_(3n-m).

Da sie bei der Reaktion von Aluminiumchlorid (ALCL) auftreten₃) Mit einer Basis hängt die Basizität dieser Art von Produkten von der relativen Anzahl von OH -Ionen ab^- Im Vergleich zu der Menge an Aluminium (AL).

Nach der Formel an die_N(OH)_MCl_(3n-m), Basizität wird als M/3n definiert.

Es ist ein Flockungsmittel. Es hat Eigenschaften als einfache Adsorption gegenüber anderen entgegengesetzten Lastpartikeln (an der Oberfläche), der Gerinnung (Vereinigung mehrerer Partikel, auf denen es adsorbiert wurde) und Ausfällung dieser Gruppen von vereinten Partikeln.

PACs können instabil sein, weil sie vom pH abhängen. Sie können ätzend sein.

PAC -Verhalten in Wasser

Beim Auflösen des PAC in Wasser und je nach pH-Wert werden verschiedene Arten von Aluminiumhydroxyl (Al-OH) gebildet.

Es ist hydrolysiert oder reagiert mit Wasser, um Monomere (Einheitsmoleküle), Oligomere (Gewerkschaft zwischen 3 und 6 Molekülen) und Polymere (mehr als 6 Vereinigte Moleküle) zu bilden.

Die wichtigste Art ist ein Polymer mit 13 Aluminiumatomen, das Keggin-Al13 genannt wird.

PAC -Funktion als Flockungsmittel

Das Keggin-Al13-Polymer wird an den im Wasser vorhandenen Partikeln adsorbiert, dh an der Oberfläche und macht sich gegenseitig mit Flocken bilden.

Die Flocken sind Sätze von sehr kleinen oder vereinten sehr kleinen Partikeln, die größere Strukturen bilden, die Sediment, dh auf den Boden der wässrigen Lösung gehen können.

Nach der Bildung von Flocken, wenn diese groß genug sind, gehen sie zum Hintergrund und die wässrige Lösung ist sauber.

Flokulation und Sedimentationstanks einer Wasseraufbereitungsanlage, in der Aluminiumpolychlorid (PAC) verwendet werden kann. Qualit-E bei English Wikipedia [Public Domain]. Quelle: Wikimedia Commons.

Erhalten

PACL- oder PACL -Lösungen werden im Allgemeinen durch Zugabe einer alkalischen Basis oder Lösung zu einer Aluminiumchloridlösung erhalten (ALCL (ALCL)₃).

Eine hohe Menge an Polymeren zu erhalten₁₃ Die hinzugefügte Basis oder Alkali sollte keine OH -Ionen liefern^- Zu schnell oder zu langsam.

Bestimmte Studien zeigen, dass es schwierig ist, eine hohe stabile Konzentration von AL zu erzeugen₁₃ Verwenden von NaOH, weil diese OH -Ionen veröffentlichen^- Zu schnell im Wasser.

Aus diesem Grund werden grundlegende Calciumverbindungen (CA) bevorzugt, die eine niedrige Wasserlöslichkeit aufweisen und so OH -Ionen freisetzen^- langsam. Eine dieser basischen Calciumverbindungen ist CAO -Calciumoxid.

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Unter den Schritten, die für die PAC -Bildung auftreten.

Hydrolyse

Wenn sich Aluminiumsalze (III) in Wasser auflösen, tritt eine spontane Hydrolysereaktion auf³⁺ Nehmen Sie OH -Hydroxylionen^- von Wasser und schließt sich ihnen an, die Protonen verlassen H⁺ Frei:

Zum³⁺ + H₂O → zu (OH)²⁺ + H⁺

Zum³⁺ + 2 h₂O → zu (OH)₂⁺ + 2 h⁺

Dies wird durch das Hinzufügen eines Alkali, das heißt, oh Ionen, bevorzugt^-. Das Aluminium -Ion zu³⁺ Es schließt sich zunehmend OH -Anionen an^-:

Zum³⁺ → zu (OH)²⁺ → zu (OH)₂⁺ → zu (OH)₃⁰ → zu (OH)₄^-

Zusätzlich Arten wie Al (h₂ENTWEDER)₆³⁺, das heißt, ein verknüpftes oder koordiniertes Aluminiumion mit sechs Wassermolekülen.

Polymerisation

Dann werden Gewerkschaften zwischen diesen Spezies gebildet, die Durchmesser (Sätze von 2 Molekülen) und Trimmer (Sätze von 3 Molekülen), die in Oligomere (Sätze von 3 bis 5 Molekülen) und Polymere (Sätze vieler Vereinigter Moleküle) umgewandelt werden, umgewandelt werden.

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

Diese Arten von Arten verbinden sich von OH -Brücken miteinander und mit dem AL (h)₂ENTWEDER)₆³⁺ Forming -Sätze von Molekülen, die Hydroxykomplexe oder Polypen oder Hydroxypolymere genannt werden.

Die allgemeine Formel dieser kationischen Polymere ist zu_X(OH)_Und(H₂ENTWEDER)_N^(3x-y)+ oder auch zu_XENTWEDER_z(OH)_Und(H₂ENTWEDER)_N^(3x-y-2z)+.

Wichtiges Polymer

Es wird angenommen, dass die nützlichste dieser Polymere das sogenannte SO ist₁₃ deren Formel ist al₄Zum₁₂(OH)₂₄(H₂ENTWEDER)₁₂⁷⁺, Und es ist auch als Keggin-Al13 bekannt.

Es handelt₂ENTWEDER.

Anwendungen

- In Wasseraufbereitung

PACL ist ein kommerzielles Produkt, um Wasser zu behandeln und es trinkbar zu machen (sauber und trinkbar). Es ermöglicht auch, Abfälle und Industrielle zu behandeln.

Wasser kann trinkbar sein, wenn es mit Aluminium -Polychlorid (PAC) behandelt wird. Autor: ExplorerBob. Quelle: Pixabay.

Es wird als Gerinnungsmittel in Gewässerverbesserungsprozessen verwendet. Es ist effektiver als Aluminiumsulfat. Seine Leistung oder sein Verhalten hängt von den vorhandenen Arten ab, die vom pH -Wert abhängt.

Wie funktioniert es

PACL ermöglicht organisches Material und Mineralpartikel. Koagular bedeutet, dass die zu eliminierten Verbindungen von gelöst zum festgelassenen werden. Dies erreicht es durch die Wechselwirkungen ihrer positiven Ladungen mit den Negativen der Materialien zu koagulär.

Es wird angenommen, dass die Spezies₁₃, Durch das Besitz von so vielen positiven Gebühren (+7) ist es am effektivsten zum Neutralisierung von Lasten. Dann tritt die Bildung von Brücken zwischen den agglomerierten Partikeln auf und bildet Flozulus.

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Diese Flocken sind sehr schwer, neigen dazu, zu schließen oder zu sedimentieren, dh auf den Boden des Behälters zu gehen, der das zu behandelnde Wasser enthält. Auf diese Weise können sie durch Filtration entfernt werden.

Aluminium -Polychlorid (PAC) dient zur organischen und anorganischen Sediment in Abwasserbehandlungsanlagen. ODER.S. FOTORIE DER ARMY Corps of Engineers [Public Domain]. Quelle: Wikimedia Commons.

Vorteile

Das PAC ist besser als Aluminiumsulfat, da es eine bessere Niedertemperaturausbeute aufweist, weniger Aluminiumreste hinterlässt, ein geringeres Schlammvolumen erzeugt. All dies erleichtert die Sedimentation für die spätere Filtration.

Poolwasser kann mit Aluminiumpolychlorid (PAC) gereinigt werden. Autor: Kalhh. Quelle: Pixabay.

-In der Zellstoff- und Papierherstellungsindustrie

Das PAC ist besonders effektiv bei der Modifikation von kolloidalen Belastungen in der Papierherstellung. Kolloidale Lasten sind die Lasten der in den Gemischen aufgehängten Feststoffe, um Papiermulpe herzustellen.

Es ermöglicht die Beschleunigung der Entwässerungsgeschwindigkeit (Wasserentfernung) insbesondere unter neutralen und alkalischen Bedingungen und hilft bei der Beibehaltung von Feststoffen. Die Feststoffe sind diejenigen, die später beim Trocknen das Papier bilden.

In dieser Anwendung werden PAC mit niedrigem Basis (0-17%) und Mitteln (17-50%) verwendet.

In Zellstoff- und Papierfabriken wird Aluminium -Polychlorid (PAC) verwendet, um beim Sedimentationsprozess zu helfen. Autor: 151390. Quelle: Pixabay.

- Zement verbessern

Vor kurzem (2019) hat es sich nachweislich nachweislich PACL zum Portland -Zement hinzufügen. Es wurde festgestellt, dass das Vorhandensein von Ionen Chlorid CL^- und von Aluminiumpolymergruppen verändert die Struktur des Zements. Es wird geschätzt, dass komplexe Formel -3 -Tassen gebildet werden.Zum₂ENTWEDER₃.CaCl₂.10H₂ENTWEDER.

Bauzement kann mit Aluminiumpolychlorid (PAC) verbessert werden. Skeeze [CC0]. Quelle: Wikimedia Commons.

Die Ergebnisse zeigen, dass die PACL die Eigenschaften des Zements verbessert, die Anzahl der Mikroporos (sehr kleine Löcher) verringert und die Matrix dichter wird und die Kompressionsbeständigkeit kompakter zunimmt.

Der Effekt nimmt durch Erhöhung des PACL -Gehalts zu. Die Studie bestätigt, dass durch Zugabe von PACL zum Portlandzement ein Gemisch mit überlegenen mechanischen und mikrostrukturellen Eigenschaften erhalten wird.

Mit Aluminiumpolychlorid nimmt die Porosität des Zements ab und dies wird resistenter. BlackBlack111 [CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]]. Quelle: Wikimedia Commons.

Verweise

1. Kim, t. et al. (2019). Untersuchung der Auswirkungen von Polyaluminiumchlorid auf die Eigenschaften des normalen Portlandzements. Materialien 2019, 12, 3290. MDPI erholt sich.com.
2. Li, und. et al. (2019). Optimierung des Polyaluminiumchlorid-Chitosan-Flockungsmittels zur Behandlung von Schweine-Biogas-Aufschlämmung unter Verwendung der Box-Dehnken-Antwortoberfläche Methode. Int. J. Umfeld. Rindfleisch. Öffentliche Gesundheit 2019, 16, 996. MDPI erholt sich.com.
3. Hubbe, m. Polyaluminiumchlorid (PAC). Mini-Clopädie der Papierherstellung der Wet-End-Chemie. Von Projekten erholt.NCSU.Edu.
4. Tang, h. et al. (2015). Speziation, Stabilität und Gerinnungsmechanismen von Hydroxylaluminiumclustern, die von PACL und Student gebildet werden: eine kritische Überprüfung. Adv Colloid Interface Sci 2015; 226 (pt a): 78-85. NCBI erholte sich.NLM.NIH.Regierung.
5. Bottero, j.UND. et al. (1980). Untersuchungen hydrolisierter Aluminiumchloridlösungen. 1. Art von Aluminiumarten und Zusammensetzung wässriger Lösungen. Das Journal of Physical Chemistry, vol. 84, nein. 22, 1980. Aus Pubs geborgen.ACS.Org.
6. Zhao, h.-Z. et al. (2009). Hochkonzentration Polyaluminiumchlorid: Herstellung und Auswirkungen der Konzentration auf die Verteilung und Transformation von Al-Spezies. Chemical Engineering Journal 155 (2009) 528-533. Von Scientedirect erholt.com.
7. Jia, z. et al. (2004). Synthese von Polyaluminiumchlorid mit einem Membranreaktor: Betriebsparameterffekte und Reaktionswege. Ind. Eng. Chem. Rindfleisch. 2004, 43, 12-17. Aus Pubs geborgen.ACS.Org.
8. Geo -Spezialchemikalien. Polyaluminiumchlorid (PAC). Von Geosc geborgen.com.