Jest nazwany polichlorek glinu do klasy rozpuszczalnych w wodzie nieorganicznych produktów glinowych, powstałych w wyniku częściowej reakcji chlorku glinu AlCl3 z podstawą. Jest to ciało stałe o barwie od białej do żółtej. Jego ogólny wzór jest często wyrażany jako Aln(O)mCl(3n-m). Znane są również jako PAC lub PACl (akronim języka angielskiego Polichlorek glinu).
PAC są tak sformułowane, że zawierają silnie kationowe polimery (zespoły kilku cząsteczek z wieloma dodatnimi ładunkami) złożone z jonów glinu (Al3+), jony chlorkowe (Cl-), jony hydroksylowe (OH)- i cząsteczki wody (H.dwaLUB).
Najważniejszym kationowym polimerem tych gatunków jest Al13 o Keggin-Al13, który jest bardzo skuteczny w uzdatnianiu wody oraz w przemyśle celulozowo-papierniczym.
W tych zastosowaniach PAC przylegają do powierzchni cząstek, powodując ich wiązanie i osadzanie się, to znaczy opadanie w kierunku dna i można je filtrować..
Został również pomyślnie przetestowany pod kątem poprawy właściwości cementu portlandzkiego, ponieważ modyfikuje lub zmienia jego strukturę na poziomie mikro, co sprawia, że cement jest bardziej odporny.
Indeks artykułów
PAC lub PACl składa się z szeregu gatunków, od monomerów (pojedyncza cząsteczka), dimerów (dwie połączone ze sobą cząsteczki), oligomerów (od trzech do pięciu połączonych cząsteczek) po polimery (wiele połączonych cząsteczek).
Jego ogólna formuła to Aln(O)mCl(3n-m). Po rozpuszczeniu w wodzie te gatunki zawierają jony Al3+, jony hydroksylowe OH-, jon chlorkowy Cl- i cząsteczki wody H.dwaLUB.
W roztworze wodnym jego ogólny wzór to Alx(O)Y(H.dwaLUB)n(3x-y)+ lub też AlxLUBz(O)Y(H.dwaLUB)n(3x-y-2z)+.
Najbardziej użyteczny z tych polimerów nazywa się Al13 lub Keggin-Al13, którego wzór to AlO4Do12(O)24(H.dwaLUB)127+. Gatunek Al13 ma trójwymiarowy kształt.
Szacuje się, że prekursorem tej polikationu jest Al (OH)4-, który ma konformację czworościenną i znajduje się w środku struktury.
- Polichlorek glinu
- PAC (akronim języka angielskiego Polichlorek glinu)
- PACl (akronim języka angielskiego Polichlorek glinu)
- Chlorek poliglinu
- Polihydroksychlorek glinu
- Chlorowodorek glinu lub ACH (akronim języka angielskiego Wodzian chlorku glinu).
Białe do żółtego ciało stałe (proszek), które jest również otrzymywane w postaci wodnych roztworów o różnych stężeniach.
Rozpuszczalny w wodzie.
Różne PAC różnią się od siebie głównie dwiema rzeczami:
- Jego wytrzymałość wyrażona w% tlenku glinu AldwaLUB3.
- Jego zasadowość, która wskazuje ilość materiału polimerowego w PAC i może wahać się od 10% (niska zasadowość), 50% (średnia zasadowość), 70% (wysoka zasadowość) i 83% (najwyższa zasadowość, co odpowiada chlorowodorkowi glinu lub ACH).
PAC to rodzaj rozpuszczalnych w wodzie produktów aluminiowych. Jego ogólny wzór jest często wyrażany jako Aln(O)mCl(3n-m).
Ponieważ są wytwarzane w reakcji chlorku glinu (AlCl3) z zasadą zasadowość tego typu produktu zależy od względnej ilości jonów OH- w porównaniu z ilością aluminium (Al).
Zgodnie ze wzorem Aln(O)mCl(3n-m), zasadowość określa się jako m / 3n.
Jest flokulantem. Posiada właściwości takie jak łatwość adsorpcji na innych cząstkach o przeciwnym ładunku (przywiera do ich powierzchni), koagulację (połączenie kilku cząstek, na których został zaadsorbowany) oraz wytrącanie tych grup zjednoczonych cząstek.
PAC mogą być niestabilne, ponieważ zależą od pH. Mogą powodować korozję.
Podczas rozpuszczania PAC w wodzie i w zależności od pH, powstają różne rodzaje hydroksylu glinu (Al-OH).
Hydrolizuje lub reaguje z wodą, tworząc monomery (cząsteczki jednolite), oligomery (wiązanie 3 do 6 cząsteczek) i polimery (więcej niż 6 cząsteczek wiązań).
Najważniejszym gatunkiem jest polimer z 13 atomami glinu, który nazywa się Keggin-Al13.
Polimer Keggin-Al13 adsorbuje się na cząstkach obecnych w wodzie, to znaczy przykleja się do ich powierzchni i powoduje, że łączą się one ze sobą tworząc kłaczki.
Kłaczki to grupy bardzo małych cząstek zlepionych lub połączonych, tworząc większe struktury, które mogą osadzać się, to znaczy spływać na dno roztworu wodnego..
Po utworzeniu kłaczków, gdy są wystarczająco duże, opadają na dno, a roztwór wodny jest czysty.
Roztwory PAC lub PACl są generalnie otrzymywane przez dodanie roztworu zasadowego lub alkalicznego do roztworu chlorku glinu (AlCl3).
Aby uzyskać dużą ilość polimerów Al13 dodana zasada lub zasada nie może dostarczać jonów OH- za szybko, nie za wolno.
Badania wskazują, że trudno jest wytworzyć stabilne wysokie stężenie Al13 używając NaOH, ponieważ uwalnia jony OH- zbyt szybko w wodzie.
Z tego powodu preferowane są zasadowe związki wapnia (Ca), które mają niską rozpuszczalność w wodzie, a tym samym uwalniają jony OH.- powoli. Jednym z tych podstawowych związków wapnia jest tlenek wapnia CaO.
Oto kroki, które mają miejsce podczas tworzenia PAC.
Kiedy sole glinu (iii) rozpuszczają się w wodzie, spontanicznie zachodzi reakcja hydrolizy, w której kation glinu Al3+ przyjmuje jony hydroksylowe OH- wody i wiąże się z nimi, pozostawiając protony H.+ wolny:
Do3+ + H.dwaO → Al (OH)dwa+ + H.+
Do3+ + 2 godzdwaO → Al (OH)dwa+ + 2 godz+
Sprzyja temu dodanie zasady, czyli jonów OH.-. Jony glinu glinu3+ coraz bardziej wiąże się z anionami OH-:
Do3+ → Al (OH)dwa+ → Al (OH)dwa+ → Al (OH)30 → Al (OH)4-
Ponadto gatunki takie jak Al (H.dwaLUB)63+, to znaczy jon glinu związany lub skoordynowany z sześcioma cząsteczkami wody.
Następnie między tymi gatunkami powstają wiązania, tworząc dimery (zestawy 2 cząsteczek) i trimery (zestawy 3 cząsteczek), które są przekształcane w oligomery (zestawy od 3 do 5 cząsteczek) i polimery (zestawy wielu połączonych cząsteczek).
Al (OH)dwa+ → Aldwa(O)dwa4+ → Al3(O)54+ → Al6(O)126+ → Al13(O)327+
Ten typ gatunku jest połączony mostkami OH między sobą oraz z Al (H.dwaLUB)63+ tworząc zestawy cząsteczek zwanych kompleksami hydroksylowymi lub polikationami lub hydroksypolimerami.
Ogólny wzór tych kationowych polimerów to Alx(O)Y(H.dwaLUB)n(3x-y)+ lub też AlxLUBz(O)Y(H.dwaLUB)n(3x-y-2z)+.
Uważa się, że najbardziej użyteczny z tych polimerów nazywa się Al13 którego formuła to AlO4Do12(O)24(H.dwaLUB)127+, i jest również znany jako Keggin-Al13.
Jest to gatunek z 7 dodatnimi ładunkami (czyli siedmiowartościowym kationem) z 13 atomami glinu, 24 jednostkami OH, 4 atomami tlenu i 12 jednostkami wody H.dwaLUB.
PACl to komercyjny produkt do uzdatniania wody i nadawania jej do picia (czysta i zdatna do picia). Umożliwia również oczyszczanie ścieków i wody przemysłowej.
Stosowany jest jako koagulator w procesach uzdatniania wody. Jest bardziej skuteczny niż siarczan glinu. Jego działanie lub zachowanie zależy od obecnego gatunku, co zależy od pH.
PACl umożliwia koagulację materiału organicznego i cząstek mineralnych. Koagulacja oznacza, że eliminowane związki przechodzą z rozpuszczenia do stanu stałego. Osiąga się to poprzez interakcje jego ładunków dodatnich z ujemnymi ładunków koagulowanych..
Gatunek Al13, ponieważ ma tak wiele ładunków dodatnich (+7), najskuteczniej neutralizuje ładunki. Następnie między cząstkami powstają mostki, które zbrylają się i tworzą kłaczki.
Te kłaczki, będąc bardzo ciężkie, mają tendencję do wytrącania się lub osadzania, to znaczy opadania na dno zbiornika zawierającego oczyszczaną wodę. W ten sposób można je usunąć przez filtrację.
PAC jest lepszy niż siarczan glinu, ponieważ ma lepsze działanie w niskich temperaturach, pozostawia mniej pozostałości glinu, wytwarza mniejszą objętość szlamu, mniejszy wpływ na pH wody i szybciej tworzy większe kłaczki. Wszystko to ułatwia sedymentację w celu późniejszej filtracji..
PAC jest szczególnie skuteczny w modyfikowaniu wypełniaczy koloidalnych w papiernictwie. Ładunki koloidalne to ładunki zawieszonych ciał stałych w mieszankach do produkcji masy papierniczej..
Pozwala przyspieszyć tempo drenażu (eliminację wody) szczególnie w warunkach obojętnych i zasadowych oraz pomaga w retencji ciał stałych. Ciała stałe to te, które później, podczas wysychania, tworzą papier.
W tej aplikacji stosuje się PAC o niskiej (0-17%) i średniej (17-50%) zasadowości.
Niedawno (2019) testowano dodawanie PACl do cementu portlandzkiego. Stwierdzono, że obecność jonów chlorkowych Cl- a polimerycznych grup aluminium zmienia strukturę cementu. Szacuje się, że powstają złożone sole o wzorze 3CaO.dwaLUB3.CaCldwa.10HdwaLUB.
Wyniki wskazują, że PACl poprawia właściwości cementu, zmniejsza liczbę mikroporów (bardzo małych otworów), a osnowa staje się gęstsza i bardziej zwarta, przez co zwiększa się odporność na ściskanie..
Efekt wzrasta wraz ze wzrostem zawartości PACl. Badania potwierdzają, że dodając PACl do cementu portlandzkiego uzyskuje się mieszaninę o doskonałych właściwościach mechanicznych i mikrostrukturalnych..
Jeszcze bez komentarzy