پلی آلومینیوم کلراید چیست؟

 سومین عنصر فراوان در پوسته زمین بعد از اکسیژن و سیلیکون، آلومینیوم است. این ماده مانند بسیاری از منابع زمین، عرضه محدودی دارد. پلی آلومینیوم کلراید (PAC) زیر شاخه نمک های حاصل از آلومینیوم است و در واقع یک منعقد کننده، لخته ساز یا کواگولانت می باشد که دارای ساختار پلیمری است. نام دیگر آن، آلومینیوم کلراید هیدراته (ACH) است و با کد اختصاری PAC شناخته می شود. پک دارای فرمول شیمیایی AL_۲(OH)_nCI_۶  است و از نظر ظاهری پلی آلومینیوم کلراید (PAC) به دو فرم جامد و مایع تولید می شود. پک جامد به صورت پودر یا کریستال است و با توجه به گریدهای تولیدی آن در دو رنگ سفید شیری تا زرد پررنگ به بازار عرضه می شود. پک مایع به رنگ زرد روشن تا زرد مایل به قرمز (بسته به نوع خوراکی و صنعتی بودن) تولید می شود.

سنتز پلی آلومینیوم کلراید

 سنتز PAC تحت فشار بالا و دمای بالا اتفاق می افتد. این محصول حاصل از واکنش دسته ای بین هیدروکسید آلومینیوم جامد و هیدروکلریک اسید است.

پک نسبت به سایر منعقد کننده ها، درصد خلوص بالاتر، وزن مولکولی بالاتر و خاصیت منعقدکنندگی بیشتری دارد. این محصول با درصد خلوص های ۱۸%، ۹% و ۳۰% به بازار عرضه می گردد. بخش آلومینیومی موجود در مولکول پک دارای ساختمان الیگومری Oligomer است، که علت کاهش pH می باشد. این خاصیت باعث کاهش هزینه های خنثی سازی بعد از فرآیند انعقاد می شود. از پلی آلومینویم کلراید (PAC) به منظور حذف کدورت آب و پساب و بهبود کیفیت آب استفاده می شود. این ماده محدودیت دمایی ندارد یعنی در هر دمایی قابل مصرف است.

با در نظر گرفتن ساختار پلی آلومینیوم کلراید فلاک یا لخته های حاصل از این محصول، در می یابیم که این فلاک ها دارای پایداری بیشتری با ناخالصی های معلق در آب هستند. اصولا فلاک های بزرگتر باعث حجم کمتر رسوب می شوند. همچنین، به علت بهبود در فرآیند فلوکولاسیون یا لخته سازی، مقدار آلومینیوم باقیمانده در آب تصفیه شده، خیلی ناچیز است. لازم است بدانید که استفاده از پک، تولید آلودگی کمتری دارد.

تولید پلی آلومینیوم کلراید:

روش های متفاوتی برای سنتز پلی آلومینیم کلرید وجود دارد که شامل روش آلومینیوم فلزی، روش آلومینیوم هیدروکسید، روش تیتانیوم آلومینیوم، روش کلرید آلومینیوم، محلول قلیایی و غیره است. فرآیند تولید پلی آلومینیوم کلراید به روش آلومینیوم فلزات، با استفاده از آلومینیوم، خاکستر آلومینیوم و سرباره آلومینیوم به صورت رخ می دهد:

• روش اسید:

ابتدا اسید هیدروکلریک به خاکستر آلومینیوم افزوده می شود. در این حین همزدن رخ می دهد و در نهایت پک مایع تولید می شود.

• روش قلیایی و خنثی سازی:

در این روش طی فرآیند پلیمریزاسیون، رسوب گذاری و فیلتراسیون و در نهایت خشک شدن، پلی آلومینیوم کلرید تولید می شود.

Al(OH)_۳ + nHC→ Al_۲(OH)_nCl_۶-n + H_۲O

انواع پک (PAC):

اگر بخوایم پک را تقسیم بندی کنیم می بینم که در دو گرید زیر به بازار عرضه می شود:

• پلی آلومینیوم کلراید صنعتی ( فاضلابی)
• پلی آلومینیوم کلراید خوراکی یا آشامیدنی (بهداشتی)

پک آشامیدنی نقش مهمی در شفاف سازی آب دارد، اما پک فاضلابی از قدرت کمتری برخوردار است و توانایی این شفافیت را ندارد.

مکانیزم عملکرد پلی آلومینیوم کلراید  :

پک به عنوان یک منعقد کننده عمل می کند. این ماده برای لخته سازی، رفع کدورت، کم کردن TDS آب یا پساب عملیات ناپایدارسازی روی کلوئیدها مصرف می شود. این کار از طریق جذب روی سطح ذرات کلوئیدی و ایجاد پل اتصالی بین ذره، پلیمر و ذره، انجام می شود. مکانیزم پک به گونه ای است که از طریق تولید یون های هیدروکسیل و پلیمرهای آنیونی چند ظرفیتی، باعث تشکیل فلاک های سنگین و ماکرو مولکول های غیرآلی بزرگ که همان لخته ها هستند، در آب می شود. این مکانیزم سرعت ناپایدارسازی ذره‌ای و سرعت ته نشینی کلوئیدها را افزایش می دهد. در نتیجه جداسازی و ته نشینی بهتر و سریع تر انجام می شود. محدوده ی pH آن بین ۵ الی ۹ می باشد. مصرف پک باعث کاهش ناخالصی های آلی آب می شود.

کاربرد پلی آلومینیوم کلراید (PAC):

کاربرد پلی آلومینیوم کلراید (PAC):

• تصفیه آب و پساب برگشتی از کارخانه ها
• تصفیه آب آشامیدنی
• تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی
• برای احیا زغال سنگ از پساب شست و شوی آن
• تهیه خمیر در صنایع سلولزی
• در  جداسازی در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
• درصنایع نساجی و چرم و پوست
• به منظور کاهش مقدار COD اکسیژن
• در صنایع غذایی  ب منظور جلوگیری از تشکیل میسل
• در فرآیند پالایش قند
• به عنوان حامل کاتالیست در فرآیندهای شیمیایی
• در صنایع ساختمانی به منظور انعقاد سریع سیمان
• در صنعت آرایشی و بهداشتی برای تهیه مواد آرایشی
• برای ساخت مواد شیمیایی

مزایای استفاده از پک در صنعت کاغذ سازی:

این ماده در صنعت کاغذسازی کاربردهای گسترده ای دارد. برای مثال:

• در خنثی سازی و سایزینگ در الیاف سلولزی و تهیه کاغذ
• به منظور کاهش نیاز به الیاف طبیعی‌تر
• جهت نرمی و پلاستیسیته بیشتر سطح کاغذ
• افزایش سرعت خروج آب اضافی در کاغذ و یا افزایش سرعت خشک شدن
• چسبندگی بیشتر لایه های داخلی کاغذ، استحکام و مقاومت مکانیکی بالاتر

مزایای استفاده از پلی آلومینیوم کلراید در صنایع غذایی:

از پک آشامیدنی یا پک خوراکی در صنایع غذایی نیز استفاده می شود. در ادامه به کاربرد آن اشاره می کنیم:

• جلوگیری از تشکیل میسل. این ویژگی موجب خروج سریع آب و افزایش سرعت خشک کردن می شود.
• کاربرد PAC در تولید نشاسته جهت جداسازی آب از نشاسته کارایی فوق العلاده‌ای نسبت به سایر منعقد کننده ها دارد.