Struttura del poliloride in alluminio, proprietà, ottenimento, usi

È chiamato policloruro di alluminio a una classe di prodotti inorganici di alluminio solubile in acqua, formata dalla reazione parziale del cloruro di alluminio Alll₃ Con una base. È un solido dal bianco al giallo. La sua formula generale è spesso espressa come_N(OH)_MCl_(3N-M). Sono anche conosciuti come PAC o PACL (acronimo di inglese Cloruro di polialuminio).

I PAC sono formulati in modo da contenere polimeri altamente cationici (serie di diverse molecole con molti carichi positivi) formati da ioni in alluminio (AL³⁺), ioni cloruro (CL^-), ioni idrossilici (OH)^- e molecole d'acqua (h₂O).

Il policloruro di alluminio (PAC) viene utilizzato per eliminare l'acqua organica e inorganica nei flocculatori degli impianti di trattamento delle acque reflue. Autore: Kubinger. Fonte: Pixabay.

Il polimero cationico più importante di queste specie è il così chiamato₁₃ o keggin-al13 che è molto efficace nel trattamento delle acque e nel settore della produzione di polpa e carta.

In queste applicazioni i PAC aderiscono alla superficie delle particelle che le fanno unire e sedimenti, cioè cadono verso il fondo e possono essere filtrati.

È stato anche testato con successo per migliorare le proprietà del cemento Portland, in quanto modifica o cambia la sua struttura a livello micro e questo rende il cemento più resistente.

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Struttura

Il PAC o il PACL è formato da una serie di specie che vanno da monomeri (una singola molecola), diametri (due molecole unite), oligomeri (da tre a cinque molecole legate) a polimeri (molte molecole legate).

La sua formula generale è_N(OH)_MCl_(3N-M). Quando si dissolvono in acqua, queste specie contengono ioni al³⁺, Oh idrossile ioni^-, Ioni clororo^- e molecole d'acqua h₂O.

In soluzione acquosa la sua formula generale è al_X(OH)_E(H₂O)_N^(3x-y)+ o anche a_XO_z(OH)_E(H₂O)_N^(3x-y-2Z)+.

Il più utile di questi polimeri è il così chiamato₁₃ o keggin-al13 la cui formula è al₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂⁷⁺. La specie al₁₃ Ha una forma tridimensionale.

Si stima che il precursore di questa polycy sia Al (OH)₄^-, che presenta una conformazione tetraedrica e si trova al centro della struttura.

Nomenclatura

- Policloruro di alluminio

- PAC (acronimo di inglese Cloruro di poli aluminio)

- PACL (acronimo inglese Cloruro di poli aluminio)

- Cloruro di poli

- Polyidrossicloruro di alluminio

- Aluminio o ACH cloridrato (acronimo inglese Cloridrato di alluminio).

Proprietà

Stato fisico

Solido (polvere) dal bianco al giallo che si ottiene anche sotto forma di soluzioni acquose di diverse concentrazioni.

Solubilità

Solubile in acqua.

Caratteristiche dei PAC commerciali

I vari Pac differiscono l'uno dall'altro principalmente per due cose:

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- La sua forza, espressa come % di allumina a₂O_3.

- La sua basicità, che indica la quantità di materiale polimerico nel PAC e può variare tra il 10% (bassa basicità), il 50% (base media), il 70% (alta basicità) e l'83% (la più alta basicità, che corrisponde all'alluminio o ACH cloridrato).

Proprietà chimiche

Il PAC è una classe di prodotti in alluminio solubile in acqua. La sua formula generale è spesso espressa come_N(OH)_MCl_(3N-M).

Dal momento che si verificano quando reagiscono il cloruro di alluminio (ALCL₃) Con una base, la basicità di questo tipo di prodotti dipende dalla quantità relativa di ioni OH^- Rispetto alla quantità di alluminio (AL).

Secondo la formula al_N(OH)_MCl_(3N-M), La basicità è definita come m/3n.

È un flocculante. Ha proprietà come facilità di adsorbimento su altre particelle di carico opposte (aderisce alla superficie di questi), coagulazione (unione di diverse particelle su cui è stato assorbito) e precipitazione di questi gruppi di particelle unite.

I PAC possono essere instabili, perché dipendono dal pH. Possono essere corrosivi.

Comportamento PAC in acqua

Quando si dissolve il PAC in acqua e, a seconda del pH, si formano varie specie di alluminio-idrossile (al-OH).

È idrolizzato o reagisce con l'acqua per formare monomeri (molecole unitarie), oligomeri (unione tra 3 e 6 molecole) e polimeri (più di 6 molecole unite).

La specie più importante è un polimero con 13 atomi di alluminio, che si chiama keggin-al13.

PAC Funzione come foculante

Il polimero keggin-al13 viene adsorbito sulle particelle presenti nell'acqua, cioè si attacca alla superficie di questi e si fa l'un l'altro formando un focolare.

I FROC sono set di particelle molto piccole o molto piccole che formano strutture più grandi che possono sedimenti, cioè andare sul fondo della soluzione acquosa.

Dopo aver formato i floc, quando sono abbastanza grandi vanno sullo sfondo e la soluzione acquosa è pulita.

I serbatoi di floclazione e sedimentazione di una pianta per il trattamento delle acque in cui è possibile utilizzare il policloruro di alluminio (PAC). Qualit-e presso l'inglese Wikipedia [dominio pubblico]. Fonte: Wikimedia Commons.

Ottenimento

Le soluzioni PACL o PACL sono generalmente ottenute aggiungendo una base alcalina o una soluzione a una soluzione di cloruro di alluminio (ALCL₃).

Per ottenere un'alta quantità di polimeri a₁₃ La base o gli alcali aggiunti non dovrebbero fornire ioni OH^- Troppo veloce o troppo lento.

Alcuni studi indicano che è difficile produrre un'alta concentrazione stabile di Al₁₃ Usando NaOH perché questo rilascia ioni oh^- Troppo veloce in acqua.

Per questo motivo sono preferiti i composti di calcio di base (CA), che hanno una bassa solubilità in acqua e quindi rilasciano ioni OH^- lentamente. Uno di questi composti di calcio di base è l'ossido di calcio Cao.

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Sotto i passaggi che si verificano per la formazione di PAC.

Idrolisi

Quando i sali di alluminio (III) si dissolvono in acqua, si verifica una reazione di idrolisi spontanea in cui catione di alluminio in³⁺ Prendi gli ioni idrossile oh^- di acqua e si unisce a loro, lasciando i protoni h⁺ Gratuito:

Al³⁺ + H₂O → a (oh)²⁺ + H⁺

Al³⁺ + 2 h₂O → a (oh)₂⁺ + 2 h⁺

Questo è favorito aggiungendo un alcali, cioè ioni oh^-. Lo ione in alluminio a³⁺ Si unisce sempre più agli anioni oh^-:

Al³⁺ → a (oh)²⁺ → a (oh)₂⁺ → a (oh)₃⁰ → a (oh)₄^-

Inoltre specie come AL (H₂O)₆³⁺, Cioè, uno ione in alluminio collegato o coordinato con sei molecole d'acqua.

Polimerizzazione

Quindi si formano i sindacati tra queste specie, formando diametri (set di 2 molecole) e trimmer (serie di 3 molecole) che vengono trasformate in oligomeri (serie da 3 a 5 molecole) e polimeri (serie di molte molecole unite).

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

Questi tipi di specie si uniscono da OH ponti tra loro e con AL (H₂O)₆³⁺ FORMAZIONE SIT DI MOLECULE CHE IDROSSICOMPLETI O POLIPS O IDROSSIPOLIMERI.

La formula generale di questi polimeri cationici è_X(OH)_E(H₂O)_N^(3x-y)+ o anche a_XO_z(OH)_E(H₂O)_N^(3x-y-2Z)+.

Polimero di importanza

Si pensa che il più utile di questi polimeri sia così chiamato₁₃ la cui formula è Al₄Al₁₂(OH)₂₄(H₂O)₁₂⁷⁺, Ed è anche noto come keggin-al13.

È una specie con 7 cariche positive (cioè un catione eptavalente) con 13 atomi di alluminio, 24 unità OH, 4 atomi di ossigeno e 12 unità di acqua H₂O.

Applicazioni

- Nel trattamento delle acque

PACL è un prodotto commerciale per trattare l'acqua e renderlo bevibile (pulito e bevibile). Permette inoltre di trattare rifiuti e industriali.

L'acqua può essere potabile se viene trattata con policloruro di alluminio (PAC). Autore: Explorerbob. Fonte: Pixabay.

È usato come agente di coagulazione nei processi di miglioramento delle acque. È più efficace del solfato di alluminio. La sua prestazione o comportamento dipende dalla specie presente, che dipende dal pH.

Come funziona

PACL consente materiale organico e particelle minerali. Coagulare significa che i composti da eliminare vanno da disciolti ad essere solidi. Questo lo raggiunge attraverso le interazioni delle loro cariche positive con gli aspetti negativi dei materiali a coagulare.

Si ritiene che la specie₁₃, Possedendo così tante cariche positive (+7), è il più efficace per neutralizzare i carichi. Quindi la formazione di ponti si verifica tra le particelle che sono agglomerate e forma flocculus.

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Questi floc sono molto pesanti tendono a precipitare o sedimenti, cioè per andare sul fondo del contenitore che contiene l'acqua trattata. In questo modo possono essere rimossi dalla filtrazione.

Il policloruro di alluminio (PAC) serve ai sedimenti materia organica e inorganica negli impianti di trattamento delle acque reflue. O.S. Army Corps of Engineers Foto [dominio pubblico]. Fonte: Wikimedia Commons.

Vantaggi

Il PAC è migliore del solfato di alluminio perché ha una migliore resa a bassa temperatura, lascia meno residui di alluminio, produce meno volume di fango, meno effetto sul pH dell'acqua e si formano flocchi più veloci e più grandi. Tutto ciò facilita la sedimentazione per la successiva filtrazione.

L'acqua della piscina può essere purificata con policloruro di alluminio (PAC). Autore: Kalhh. Fonte: Pixabay.

-Nell'industria manifatturiera della polpa e della carta

Il PAC è particolarmente efficace nella modifica dei carichi colloidali nella produzione di carta. I carichi colloidali sono i carichi dei solidi sospesi nelle miscele per preparare la polpa di carta.

Permette di accelerare la velocità di drenaggio (rimozione dell'acqua) soprattutto in condizioni neutre e alcaline e aiuta nella conservazione dei solidi. I solidi sono quelli che in seguito, durante l'asciugatura, formano la carta.

In questa applicazione, il PAC viene utilizzato con bassa base (0-17%) e mezzi (17-50%).

Nelle fabbriche di polpa e carta, il policloruro di alluminio (PAC) viene utilizzato per aiutare nel processo di sedimentazione. Autore: 151390. Fonte: Pixabay.

- Per migliorare il cemento

Recentemente (2019) ha dimostrato di aggiungere PACL al cemento Portland. È stato determinato che la presenza di ioni cloruro cl^- e dei gruppi polimerici in alluminio cambia la struttura del cemento. Si stima che si formino tazze di formula 3 complesse.Al₂O₃.Cacl₂.10h₂O.

Il cemento di costruzione può essere migliorato con policloruro di alluminio (PAC). Skeeze [CC0]. Fonte: Wikimedia Commons.

I risultati indicano che il PACL migliora le proprietà del cemento, riduce il numero di microporos (fori molto piccoli) e la matrice diventa più densa e più compatta la resistenza di compressione aumenta.

L'effetto aumenta aumentando il contenuto di PACL. Lo studio conferma che aggiungendo PACL al cemento Portland, si ottiene una miscela con proprietà meccaniche e microstrutturali superiori.

Con il policloruro di alluminio la porosità del cemento diminuisce e questo diventa più resistente. BlackBlack111 [CC BY-S (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

Riferimenti

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