एल्यूमीनियम पॉलीक्लोराइड: संरचना, गुण, प्राप्त करना, उपयोग करता है - रसायन विज्ञान - 2025

पानी में घुलनशील अकार्बनिक एल्यूमीनियम उत्पादों के एक वर्ग को पॉली एल्यूमीनियम क्लोराइड कहा जाता है, जो आधार के साथ एल्यूमीनियम क्लोराइड AlCl ₃ की आंशिक प्रतिक्रिया से बनता है । यह सफ़ेद से लेकर पीला ठोस होता है। इसका सामान्य सूत्र अक्सर अल _n (OH) _m Cl _{(3n-m) के} रूप में व्यक्त किया जाता है । उन्हें पीएसी या पीएसीएल (पॉलीअलुमनी क्लोराइड) के रूप में भी जाना जाता है।

PAC में अत्यधिक cationic पॉलिमर (कई पॉजिटिव चार्ज वाले कई अणुओं के सेट) होते हैं, जो एल्यूमीनियम आयनों (Al ³⁺), क्लोराइड आयनों (Cl ^-), हाइड्रॉक्सिल आयनों (OH) ^- और पानी के अणुओं (H) से मिलकर बनते हैं। ₂ ओ)।

पॉली एल्युमिनियम क्लोराइड (PAC) का उपयोग अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों के फ्लोकेटर में पानी से कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थ को निकालने के लिए किया जाता है। लेखक: कुबिंगर स्रोत: पिक्साबे

इन प्रजातियों के सबसे महत्वपूर्ण cationic बहुलक को Al ₁₃ या Keggin-Al13 कहा जाता है जो जल उपचार और लुगदी और कागज निर्माण उद्योग में बहुत प्रभावी है।

इन अनुप्रयोगों में, पीएसी कणों की सतह का पालन करता है, जिससे वे एक साथ बांधते हैं और व्यवस्थित हो सकते हैं, अर्थात नीचे गिर सकते हैं और फ़िल्टर किए जा सकते हैं।

पोर्टलैंड सीमेंट के गुणों में सुधार करने के लिए इसका सफलतापूर्वक परीक्षण भी किया गया है, क्योंकि यह सूक्ष्म स्तर पर अपनी संरचना को संशोधित या परिवर्तित करता है और इससे सीमेंट अधिक प्रतिरोधी बन जाता है।

संरचना

पीएसी या पीएसीएल मोनोमर्स (एक एकल अणु), डिमर (दो अणु एक साथ जुड़ गए), ऑलिगॉमर (तीन से पांच अणु एक साथ शामिल) से पॉलिमर (कई अणु एक साथ जुड़ गए) प्रजातियों की एक श्रृंखला से बना है।

इसका सामान्य सूत्र Al _n (OH) _m Cl _{(3n-m) है} । जब इन प्रजातियों में ³ ए पानी में भंग आयन होते हैं, तो हाइड्रॉक्सिल आयन ओएच ^-, क्लोराइड आयन क्ल ^- और पानी के अणु एच ₂ ओ।

जलीय घोल में इसका सामान्य सूत्र Al _x (OH) _y (H ₂ O) _n ^{(3x-y) +} या भी Al _x O _z (OH) _y (H ₂ O) _n ^{(3x-y-2z) + होता है} ।

इन पॉलिमर में सबसे उपयोगी अल ₁₃ या केगिन- अल ₁₃ नामक एक है, जिसका सूत्र अलो ₄ अल ₁₂ (ओएच) ₂₄ (एच ₂ ओ) ₁₂ ^{7+ है} । प्रजाति अल ₁₃ में तीन आयामी आकृति है।

यह अनुमान लगाया जाता है कि इस पॉलीसेशन का अग्रदूत अल (OH) _{4 है} ^- जिसमें एक टेट्राहेड्रल रचना है और संरचना के केंद्र में पाई जाती है।

शब्दावली

- एल्युमिनियम पॉलीक्लोराइड

- पीएसी (पॉली एल्युमिनियम क्लोराइड)

- पीएसीएल (पॉली एल्युमिनियम क्लोराइड)

- पॉलिअलुमान क्लोराइड

- एल्यूमीनियम पॉलीहाइड्रॉक्सीक्लोराइड

- एल्युमिनियम हाइड्रोक्लोराइड या ACH (एल्युमिनियम क्लोरहाइड्रेट)।

गुण

भौतिक अवस्था

सफेद से पीला ठोस (पाउडर) जो विभिन्न सांद्रता के जलीय घोलों के रूप में भी प्राप्त होता है।

घुलनशीलता

पानी में घुलनशील।

वाणिज्यिक पीएसी की विशेषताएं

विभिन्न पीएसी मुख्यतः दो चीजों से अलग होती हैं:

- इसकी ताकत, एल्यूमिना अल ₂ ओ _{3 के} % के रूप में व्यक्त की गई है _।

- इसकी मूलभूतता, जो PAC में बहुलक सामग्री की मात्रा को इंगित करता है, और 10% (कम बुनियादीता), 50% (मध्यम बुनियादीता), 70% (उच्च बुनियादीता) और 83% (उच्चतम बुनियादीता, जो के बीच भिन्न हो सकती है) एल्यूमीनियम हाइड्रोक्लोराइड या एसीएच से मेल खाती है)।

रासायनिक गुण

पीएसी एक प्रकार का पानी में घुलनशील एल्यूमीनियम उत्पाद है। इसका सामान्य सूत्र अक्सर अल _n (OH) _m Cl _{(3n-m) के} रूप में व्यक्त किया जाता है ।

चूंकि वे एक आधार के साथ एल्यूमीनियम क्लोराइड (AlCl ₃) पर प्रतिक्रिया करके निर्मित होते हैं, इसलिए इन प्रकार के उत्पादों की मौलिकता एल्यूमीनियम की मात्रा (Al) की तुलना में OH ^- आयनों की सापेक्ष मात्रा पर निर्भर करती है ।

सूत्र अल _n (OH) _m Cl _{(3n-m) के अनुसार}, मूलभूतता को m / 3n के रूप में परिभाषित किया गया है।

यह एक flocculant है। इसमें विपरीत चार्ज के अन्य कणों पर सोखना जैसे गुण हैं (यह इन की सतह का पालन करता है), जमावट (कई कणों का संघ जो इसे सोख लिया गया है) और एकजुट कणों के इन समूहों की वर्षा।

पीएसी अस्थिर हो सकते हैं क्योंकि वे पीएच पर निर्भर करते हैं। वे संक्षारक हो सकते हैं।

पानी में पीएसी का व्यवहार

पानी में पीएसी को भंग करने और पीएच के आधार पर विभिन्न एल्यूमीनियम-हाइड्रॉक्सिल (अल-ओएच) प्रजातियों का निर्माण होता है।

यह मोनोमर्स (एकात्मक अणु), ऑलिगोमर्स (3 से 6 अणु जुड़े हुए) और पॉलिमर (6 से अधिक जुड़े अणु) बनाने के लिए पानी के साथ हाइड्रोलाइज या प्रतिक्रिया करता है।

सबसे महत्वपूर्ण प्रजाति 13 एल्यूमीनियम परमाणुओं के साथ एक बहुलक है, जिसे केगिन-अल 13 कहा जाता है।

पीएसी का एक फ्लोकुलेंट के रूप में कार्य

Keggin-Al13 पॉलिमर पानी में मौजूद कणों पर adsorbs, यानी, यह इनकी सतह पर चिपक जाता है, और उन्हें एक दूसरे में जोड़ने का कारण बनता है, जिससे फ़्लो बनता है।

फ़्लॉक्स बहुत छोटे कणों के समूह होते हैं जो बड़े संरचनाओं को बनाने के लिए एकजुट या एकजुट होते हैं, जो तलछट कर सकते हैं, अर्थात जलीय घोल के तल पर जाते हैं।

फ़्लो बनाने के बाद, जब वे काफी बड़े होते हैं तो वे तल पर जाते हैं और जलीय घोल साफ होता है।

जल उपचार संयंत्र के फ्लोक्यूलेशन और अवसादन टैंक जहां पॉली एल्यूमीनियम क्लोराइड (पीएसी) का उपयोग किया जा सकता है। क्वालिटी-ई अंग्रेजी विकिपीडिया पर। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

प्राप्त

पीएसी या पीएसीएल समाधान आम तौर पर एल्यूमीनियम क्लोराइड (AlCl ₃) के एक समाधान के लिए एक आधार या क्षारीय समाधान जोड़कर प्राप्त किया जाता है ।

प्राप्त करने के लिए अल ₁₃ पॉलिमर की उच्च मात्रा के लिए, आधार या क्षार जोड़ा ओएच आयनों को प्रदान नहीं करना चाहिए ^- बहुत तेज़ और बहुत धीमा नहीं।

कुछ अध्ययनों से संकेत मिलता है कि NaOH का उपयोग करके अल ₁₃ की एक स्थिर उच्च सांद्रता का उत्पादन करना मुश्किल है क्योंकि यह ओह आयनों को छोड़ता है ^- पानी में बहुत तेज।

इस कारण से बेसिक कैल्शियम (Ca) यौगिकों को प्राथमिकता दी जाती है, जिनकी पानी में घुलनशीलता कम होती है और इस तरह OH आयन ^- धीरे ^- धीरे निकलते हैं। इन बुनियादी कैल्शियम यौगिकों में से एक कैल्शियम ऑक्साइड सीएओ है।

यहां पीएसी के गठन के लिए कदम उठाए गए हैं।

हाइड्रोलिसिस

जब एल्यूमीनियम लवण (iii) पानी में घुल जाता है, तो एक सहज हाइड्रोलाइसिस प्रतिक्रिया होती है, जिसमें एल्यूमीनियम अल ³⁺ कटियन हाइड्रॉक्सिल आयन ओह लेता है ^- पानी से और उन्हें बांधता है, जिससे मुक्त एच ⁺ प्रोटॉन निकलते हैं:

अल ³⁺ + एच ₂ ओ → अल (ओएच) ²⁺ + एच ⁺

अल ³⁺ + 2 एच ₂ ओ → अल (OH) ₂ ⁺ + 2 एच ⁺

यह एक क्षार, अर्थात् ओह ^- आयनों को जोड़कर सहायता प्राप्त है । एल्यूमीनियम आयन Al ³⁺ तेजी से OH ^- आयनों में शामिल हो रहा है:

Al ³⁺ → Al (OH) ²⁺ → Al (OH) ₂ ⁺ → Al (OH) ₃ ⁰ → Al (OH) ₄ ^-

इसके अलावा, अल (एच ₂ ओ) ₆ ³⁺ जैसी प्रजातियां ^{बनती हैं}, ^{अर्थात्} एक एल्यूमीनियम आयन छह जल अणुओं के साथ बाध्य या समन्वित होता है।

बहुलकीकरण

फिर इन प्रजातियों के बीच बॉन्ड बनते हैं, डिमर (2 अणुओं के सेट) और ट्रिमर (3 अणुओं के सेट) का निर्माण होता है जो ऑलिगोमर्स (3 से 5 अणुओं के सेट) और पॉलिमर (कई सम्मिलित अणुओं के सेट) में बदल जाते हैं।

Al (OH) ₂ ⁺ → Al ₂ (OH) ₂ ⁴⁺ → Al ₃ (OH) ₅ ⁴⁺ → Al ₆ (OH) ₁₂ ⁶⁺ → Al ₁₃ (OH) ₃₂ ⁷⁺

इस प्रकार की प्रजातियां ओएच पुलों द्वारा एक दूसरे के साथ और अल (एच ₂ ओ) ₆ ^{3+ के साथ} जुड़ती हैं, अणुओं के समूह बनाते हैं जिन्हें हाइड्रॉक्सी कॉम्प्लेक्स या पॉलीक्शंस या हाइड्रॉक्सीपोलिमर कहा जाता है।

इन cationic पॉलिमर का सामान्य सूत्र Al _x (OH) _y (H ₂ O) _n ^{(3x-y) +} या भी Al _x O _z (OH) _y (H ₂ O) _n ^{(3x-y-2z) + है} ।

महत्व बहुलक

इन पॉलिमर का सबसे उपयोगी तथाकथित अल ₁₃ माना जाता है, जिसका सूत्र AlO ₄ Al ₁₂ (OH) ₂₄ (H ₂ O) ₁₂ ^{7+ है}, और इसे Keggin-Al13 के रूप में भी जाना जाता है।

यह 13 एल्युमीनियम परमाणुओं, 24 ओएच इकाइयों, 4 ऑक्सीजन परमाणुओं और 12 पानी एच ₂ ओ इकाइयों के साथ 7 सकारात्मक आरोपों (एक हेपेटावेलेंट कटियन) वाली प्रजाति है ।

अनुप्रयोग

- जल उपचार में

PACl पानी के उपचार और इसे पीने योग्य (साफ और पीने योग्य) बनाने के लिए एक वाणिज्यिक उत्पाद है। यह अपशिष्ट और औद्योगिक जल के उपचार की भी अनुमति देता है।

पानी को पीने योग्य बनाया जा सकता है यदि इसे पाली एल्यूमीनियम क्लोराइड (पीएसी) के साथ इलाज किया जाता है। लेखक: एक्सप्लोररबॉब स्रोत: पिक्साबे

इसका उपयोग जल सुधार प्रक्रियाओं में जमावट एजेंट के रूप में किया जाता है। यह एल्यूमीनियम सल्फेट की तुलना में अधिक प्रभावी है। इसका प्रदर्शन या व्यवहार मौजूद प्रजातियों पर निर्भर करता है, जो पीएच पर निर्भर करता है।

यह कैसे काम करता है

पीएसीएल कार्बनिक पदार्थों और खनिज कणों को समेटने की अनुमति देता है। जमावट का मतलब है कि समाप्त होने वाले यौगिकों को भंग होने से ठोस होने तक जाता है। यह इसके सकारात्मक आरोपों की परस्पर क्रियाओं के माध्यम से प्राप्त होता है, जो सामग्री के नकारात्मक लोगों के साथ मिलकर किया जाता है।

ऐसा माना जाता है कि Al ₁₃ प्रजातियां, जिनमें बहुत सारे सकारात्मक चार्ज (+7) हैं, आरोपों को बेअसर करने में सबसे प्रभावी है। फिर कणों के बीच पुलों का निर्माण होता है जो एग्लोमरेट और फॉल्क्स बनाते हैं।

ये फ़ोकस, बहुत भारी होने के कारण, कंटेनर के नीचे जाने या बसने के लिए होते हैं, अर्थात उस कंटेनर के नीचे जाने के लिए जिसमें पानी भरा होता है। इस तरह उन्हें निस्पंदन द्वारा हटाया जा सकता है।

पॉली एल्युमिनियम क्लोराइड (PAC) का उपयोग अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थ के तलछट के लिए किया जाता है। अमेरिकी सेना के कोर इंजीनियर्स की तस्वीर। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

फायदा

पीएसी एल्यूमीनियम सल्फेट की तुलना में बेहतर है क्योंकि इसमें बेहतर तापमान प्रदर्शन होता है, कम एल्यूमीनियम अवशेष छोड़ता है, कम कीचड़ मात्रा पैदा करता है, पानी के पीएच पर कम प्रभाव पड़ता है, और तेजी से और बड़े फ्लोक्स का निर्माण होता है। जिनमें से सभी बाद के निस्पंदन के लिए अवसादन की सुविधा प्रदान करते हैं।

पूल के पानी को पॉली एल्युमिनियम क्लोराइड (PAC) से शुद्ध किया जा सकता है। लेखक: कलह स्रोत: पिक्साबे

लुगदी और कागज उद्योग में

पीएसी पेपरमेकिंग में कोलाइडल फिलर्स को संशोधित करने में विशेष रूप से प्रभावी है। कोलाइडल चार्ज पेपर लुगदी बनाने के लिए मिश्रण में निलंबित ठोस के आरोप हैं।

यह विशेष रूप से तटस्थ और क्षारीय स्थितियों में जल निकासी (पानी के उन्मूलन) की गति को तेज करने की अनुमति देता है, और ठोस पदार्थों की अवधारण में मदद करता है। ठोस वे होते हैं जो बाद में सूखने पर कागज का निर्माण करते हैं।

इस एप्लिकेशन में पीएसी कम (0-17%) और मध्यम (17-50%) मूलभूतताओं का उपयोग किया जाता है।

लुगदी और कागज मिलों में, पॉलिम एल्यूमीनियम क्लोराइड (PAC) का उपयोग अवसादन प्रक्रिया में सहायता के लिए किया जाता है। लेखक: 151390. स्रोत: पिक्साबे

- सीमेंट को बेहतर बनाने के लिए

हाल ही में (2019) पोर्टलैंड सीमेंट में पीएसीएल को जोड़ने का परीक्षण किया गया है। यह निर्धारित किया गया था कि सीएल ^- क्लोराइड आयनों और बहुलक एल्यूमीनियम समूहों की उपस्थिति सीमेंट की संरचना को बदल देती है। यह अनुमान लगाया गया है कि सूत्र 3CaO.Al ₂ O ₃.CaCl ₂.10H ₂ O के जटिल लवण बनते हैं।

पॉली एल्यूमीनियम क्लोराइड (पीएसी) के साथ निर्माण सीमेंट को बढ़ाया जा सकता है। Skeeze। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

परिणाम इंगित करते हैं कि पीएसीएल सीमेंट के गुणों में सुधार करता है, माइक्रोप्रोर्स (बहुत छोटे छेद) की संख्या कम हो जाती है और मैट्रिक्स अधिक घना और कॉम्पैक्ट हो जाता है, इसलिए संपीड़न का प्रतिरोध बढ़ जाता है।

PACl की बढ़ती सामग्री के साथ प्रभाव बढ़ता है। अध्ययन पुष्टि करता है कि पोर्टलैंड सीमेंट में पीएसीएल को जोड़ने से बेहतर मैकेनिकल और माइक्रोस्ट्रक्चरल गुणों के साथ एक मिश्रण तैयार होता है।

पॉली एल्यूमीनियम क्लोराइड के साथ, सीमेंट का छिद्र कम हो जाता है और यह अधिक प्रतिरोधी हो जाता है। Blackblack111। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

संदर्भ

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