Structure en polyloride en aluminium, propriétés, obtention, utilisations

Il s'appelle polychlorure d'aluminium à une classe de produits inorganiques de l'aluminium soluble dans l'eau, formé par la réaction partielle du chlorure d'aluminium alll₃ Avec une base. C'est un solide du blanc au jaune. Sa formule générale est souvent exprimée comme_n(OH)_mCL_(3N-M). Ils sont également connus sous le nom de PAC ou PACL (acronyme pour l'anglais Chlorure de polyaluminum).

Les PAC sont formulés d'une manière qui contient des polymères hautement cationiques (ensembles de plusieurs molécules avec de nombreuses charges positives) formées par des ions en aluminium (AL³⁺), ions chlorure (Cl^-), ions hydroxyles (OH)^- et les molécules d'eau (h₂SOIT).

Le polychlorure d'aluminium (PAC) est utilisé pour éliminer l'eau organique et inorganique dans les floculeurs des usines de traitement des eaux usées. Auteur: Kubinger. Source: Pixabay.

Le polymère cationique le plus important de ces espèces est le So-appelé₁₃ ou Keggin-Al13 qui est très efficace dans le traitement de l'eau et dans l'industrie de la fabrication de la pâte et du papier.

Dans ces applications, les PAC adhèrent à la surface des particules les faisant se joindre et sédimenter, c'est-à-dire tomber vers le bas et peuvent être filtrés.

Il a également été testé avec succès pour améliorer les propriétés du ciment Portland, car il modifie ou modifie sa structure au niveau micro et cela rend le ciment plus résistant.

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Structure

Le PAC ou PACL est formé par une série d'espèces qui vont des monomères (une seule molécule), des diamètres (deux molécules unies), des oligomères (trois à cinq molécules liées) à des polymères (de nombreuses molécules liées).

Sa formule générale est de_n(OH)_mCL_(3N-M). Lorsqu'ils se dissolvent dans l'eau, ces espèces contiennent des ions³⁺, Ions Hydroxyle oh^-, Cloruro Cl ions^- et les molécules d'eau H₂SOIT.

En solution aqueuse, sa formule générale est au_X(OH)_et(H₂SOIT)_n^(3x-y)+ ou aussi à_XSOIT_z(OH)_et(H₂SOIT)_n^(3x-y-2z)+.

Le plus utile de ces polymères est le So-appelé₁₃ ou keggin-al13 dont la formule est al₄Au₁₂(OH)₂₄(H₂SOIT)₁₂⁷⁺. L'espèce al₁₃ Il a une forme à trois dimensions.

On estime que le précurseur de cette polycémie est l'Al (OH)₄^-, qui présente une conformation tétraédrique et est situé au centre de la structure.

Nomenclature

- Polychlorure d'aluminium

- Pac (acronyme pour l'anglais Chlorure de poly)

- Pacl (acronyme anglais Chlorure de poly)

- Chlorure de poliumine

- Polyhydroxychlorure d'aluminium

- Chlorhydrate d'aluminium ou ACH (acronyme anglais Chlorhydrate en aluminium).

Propriétés

État physique

Solide (poussière) du blanc au jaune qui est également obtenu sous forme de solutions aqueuses de différentes concentrations.

Solubilité

Soluble dans l'eau.

Caractéristiques des PAC commerciaux

Les divers PAC diffèrent les uns des autres principalement par deux choses:

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- Sa force, exprimée en% d'alumine à₂SOIT_3.

- Sa basicité, qui indique la quantité de matériau polymère dans le PAC, et peut varier entre 10% (bascicité faible), 50% (moyenne de base), 70% (basicité élevée) et 83% (la basicité la plus élevée, ce qui correspond à l'aluminium ou chlorhydrate ACH).

Propriétés chimiques

Le PAC est une classe de produits en aluminium soluble dans l'eau. Sa formule générale est souvent exprimée comme_n(OH)_mCL_(3N-M).

Car ils se produisent lorsqu'ils réagissent du chlorure d'aluminium (AlCl₃) Avec une base, la basicité de ce type de produits dépend de la quantité relative d'ions OH^- par rapport à la quantité d'aluminium (AL).

Selon la formule du_n(OH)_mCL_(3N-M), La basicité est définie comme m / 3n.

C'est un floculant. Il a des propriétés comme facilité d'adsorption sur d'autres particules de charge opposées (adhère à la surface de ceux-ci), la coagulation (union de plusieurs particules sur lesquelles il a été adsorbé) et les précipitations de ces groupes de particules unies.

Les PAC peuvent être instables, car ils dépendent du pH. Ils peuvent être corrosifs.

Comportement PAC dans l'eau

Lors de la dissolution du PAC dans l'eau et en fonction du pH, diverses espèces d'aluminium-hydroxyle (al-OH) sont formées.

Il est hydrolysé ou réagit avec l'eau pour former des monomères (molécules unitaires), des oligomères (union entre 3 et 6 molécules) et des polymères (plus de 6 molécules unies).

L'espèce la plus importante est un polymère avec 13 atomes d'aluminium, qui est appelé keggin-al13.

PAC fonctionne comme un floculant

Le polymère Keggin-AL13 est adsorbé sur les particules présentes dans l'eau, c'est-à-dire qu'elle colle à la surface de celles-ci, et se fait mutuellement en formant des flocs.

Les flocs sont des ensembles de très petites particules très petites ou unies formant des structures plus grandes qui peuvent sédimenter, c'est-à-dire aller au fond de la solution aqueuse.

Après avoir formé des flocs, lorsque ceux-ci sont suffisamment grands, ils vont à l'arrière-plan et que la solution aqueuse est propre.

Les réservoirs de floculation et de sédimentation d'une usine de traitement de l'eau où le polychlorure d'aluminium (PAC) peuvent être utilisés. Qualit-E à English Wikipedia [Domaine public]. Source: Wikimedia Commons.

Obtention

Les solutions PACL ou PACL sont généralement obtenues en ajoutant une base alcaline ou une solution à une solution de chlorure d'aluminium (ALCL₃).

Pour obtenir une grande quantité de polymères à₁₃ La base ou l'alcali ajouté ne devrait pas fournir des ions OH^- trop vite ou trop lent.

Certaines études indiquent qu'il est difficile de produire une concentration stable élevée d'Al₁₃ en utilisant Naoh parce que cela libère des ions oh^- Trop vite dans l'eau.

Pour cette raison, les composés de calcium de base (CA) sont préférés, qui ont une solubilité à faible teneur en eau et relâchent ainsi les ions OH^- lentement. L'un de ces composés de calcium de base est l'oxyde de calcium Cao.

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Sous les étapes qui se produisent pour la formation de PAC.

Hydrolyse

Lorsque les sels d'aluminium (III) se dissolvent dans l'eau, une réaction d'hydrolyse spontanée se produit dans laquelle le cation en aluminium en aluminium³⁺ Prenez des ions Hydroxyle Oh^- d'eau et les rejoint, laissant les protons h⁺ Gratuit:

Au³⁺ + H₂O → à (oh)²⁺ + H⁺

Au³⁺ + 2 h₂O → à (oh)₂⁺ + 2 h⁺

Ceci est favorisé en ajoutant un alcali, c'est-à-dire des ions oh^-. L'ion en aluminium à³⁺ Il rejoint de plus en plus oh anions^-:

Au³⁺ → à (oh)²⁺ → à (oh)₂⁺ → à (oh)₃⁰ → à (oh)₄^-

De plus, des espèces comme Al (H₂SOIT)₆³⁺, c'est-à-dire un ion en aluminium lié ou coordonné avec six molécules d'eau.

Polymérisation

Ensuite, les syndicats se forment entre ces espèces, formant des diamètres (ensembles de 2 molécules) et une coupe-trème (ensembles de 3 molécules) qui sont transformés en oligomères (ensembles de 3 à 5 molécules) et des polymères (ensembles de nombreuses molécules unis).

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

Ces types d'espèces se joignent aux ponts oh les uns avec les autres et avec l'Al (H₂SOIT)₆³⁺ formant des ensembles de molécules appelées hydroxycomplexes ou polypes ou hydroxypolymères.

La formule générale de ces polymères cationiques est de_X(OH)_et(H₂SOIT)_n^(3x-y)+ ou aussi à_XSOIT_z(OH)_et(H₂SOIT)_n^(3x-y-2z)+.

Polymère d'importance

On pense que le plus utile de ces polymères est le So-called₁₃ dont la formule est al₄Au₁₂(OH)₂₄(H₂SOIT)₁₂⁷⁺, Et il est également connu sous le nom de Keggin-Al13.

Il s'agit d'une espèce avec 7 charges positives (c'est-à-dire un cation heptavalent) avec 13 atomes d'aluminium, 24 unités oh, 4 atomes d'oxygène et 12 unités d'eau H₂SOIT.

Applications

- Dans le traitement de l'eau

PACL est un produit commercial pour traiter l'eau et le rendre buvable (propre et potable). Il permet également de traiter les déchets et les industriels.

L'eau peut être potable si elle est traitée avec du polychlorure d'aluminium (PAC). Auteur: ExplorerBob. Source: Pixabay.

Il est utilisé comme agent de coagulation dans les processus d'amélioration des eaux. Il est plus efficace que le sulfate d'aluminium. Sa performance ou son comportement dépend des espèces présentes, qui dépend du pH.

Comment ça marche

PACL permet des particules de matériaux organiques et minérales. Coagulaire signifie que les composés à éliminer passent de dissous à être solides. Cela y parvient à travers les interactions de leurs charges positives avec les négatifs des matériaux à coagulaires.

On pense que l'espèce₁₃, En possédant autant de charges positives (+7), il est le plus efficace pour les charges neutralisantes. Alors la formation de ponts se produit entre les particules qui s'agglomèrent et forment le floculus.

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Ces flocs sont très lourds ont tendance à précipiter ou à sédimenter, c'est-à-dire pour aller au fond du récipient qui contient l'eau traitée. De cette façon, ils peuvent être supprimés par filtration.

Le polychlorure d'aluminium (PAC) sert à sédimenter les matières biologiques et inorganiques dans les usines de traitement des eaux usées. OU.S. Corps d'ingénieurs du corps de l'armée [Domaine public]. Source: Wikimedia Commons.

avantage

Le PAC est meilleur que le sulfate d'aluminium car il a un meilleur rendement à basse température, laisse moins de résidus en aluminium, produit moins de volume de boue, moins d'effet sur le pH de l'eau et des flocs plus rapides et plus gros sont formés. Tout cela facilite la sédimentation pour une filtration ultérieure.

L'eau de piscine peut être purifiée avec du polychlorure d'aluminium (PAC). Auteur: Kalhh. Source: Pixabay.

-Dans l'industrie de la fabrication de la pâte et du papier

Le PAC est particulièrement efficace dans la modification des charges colloïdales dans la fabrication de papier. Les charges colloïdales sont les charges des solides en suspension dans les mélanges pour faire de la pulpe de papier.

Il permet d'accélérer la vitesse de drainage (élimination de l'eau) en particulier dans des conditions neutres et alcalines, et aide à la rétention des solides. Les solides sont ceux qui plus tard, lors du séchage, forment le papier.

Dans cette application, PAC est utilisé avec un faible (0-17%) et des moyens (17-50%).

Dans les usines de pulpe et de papier, le polychlorure d'aluminium (PAC) est utilisé pour aider au processus de sédimentation. Auteur: 151390. Source: Pixabay.

- Pour améliorer le ciment

Récemment (2019), il s'est avéré ajouter PACL au ciment Portland. Il a été déterminé que la présence de chlorure d'ions Cl^- et des groupes de polymères en aluminium change la structure du ciment. On estime que les tasses complexes de formule 3 sont formées.Au₂SOIT₃.Cacl₂.10h₂SOIT.

Le ciment de construction peut être amélioré avec le polychlorure d'aluminium (PAC). Skeeze [CC0]. Source: Wikimedia Commons.

Les résultats indiquent que le PACL améliore les propriétés du ciment, diminue le nombre de microporos (très petits trous) et la matrice devient dense et plus compacte, la résistance à la compression augmente.

L'effet augmente en augmentant le contenu PACL. L'étude confirme qu'en ajoutant PACL au ciment Portland, un mélange avec des propriétés mécaniques et microstructurales supérieures est obtenue.

Avec le polychlorure en aluminium, la porosité du ciment diminue et cela devient plus résistant. BlackBlack111 [CC By-S (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)]. Source: Wikimedia Commons.

Les références

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