Pirmo reizi alumīniju ieguva tikai 19. gadsimta sākumā. To izdarīja fiziķis Hanss Oersteds. Viņš veica eksperimentu ar kālija amalgamu, alumīnija hlorīdu un.

Starp citu, šī sudrabainā materiāla nosaukums cēlies no latīņu vārda "alum", jo šis elements ir iegūts no tiem.

Aluns ir dabisks metālu bāzes minerāls, kas savā sastāvā apvieno sērskābes sāļus.

Iepriekš tas tika uzskatīts par dārgmetālu un maksāja par kārtu dārgāk nekā zelts. Tas tika skaidrots ar to, ka metālu bija diezgan grūti atdalīt no piemaisījumiem. Tātad alumīnija rotaslietas varēja atļauties tikai bagāti un ietekmīgi cilvēki.

Bet 1886. gadā Čārlzs Hols nāca klajā ar metodi alumīnija ieguvei rūpnieciskā mērogā, kas krasi samazināja šī metāla izmaksas un ļāva to izmantot metalurģiskajā ražošanā. Rūpnieciskā metode sastāvēja no kriolīta kausējuma elektrolīzes, kurā bija izšķīdināts alumīnija oksīds.

Alumīnijs ir ļoti populārs metāls, jo no tā ir izgatavotas daudzas lietas, ko cilvēks izmanto ikdienā.

Alumīnija pielietojums

Pateicoties kaļamam un vieglumam, kā arī izturībai pret koroziju, alumīnijs ir vērtīgs metāls mūsdienu rūpniecībā. Alumīnijs tiek izmantots ne tikai virtuves piederumu ražošanā – to plaši izmanto auto un lidmašīnu būvē.

Tāpat alumīnijs ir viens no lētākajiem un ekonomiskākajiem materiāliem, jo ​​to var izmantot bezgalīgi, kausējot nevajadzīgus alumīnija priekšmetus, piemēram, kannas.

Metāliskais alumīnijs ir drošs, taču tā savienojumi var būt toksiski cilvēkiem un dzīvniekiem (īpaši alumīnija hlorīds, acetāts un alumīnija sulfāts).

Alumīnija fizikālās īpašības

Alumīnijs ir diezgan viegls, sudrabains metāls, kas var veidot sakausējumus ar lielāko daļu metālu, īpaši varu, un silīciju. Tas ir arī ļoti plastmasas, to var viegli pārvērst plānā plāksnē vai folijā. Alumīnija kušanas temperatūra ir 660 ° C un viršanas temperatūra ir 2470 ° C.

Alumīnija ķīmiskās īpašības

Istabas temperatūrā metāls ir pārklāts ar spēcīgu Al₂O3 alumīnija oksīda plēvi, kas pasargā to no korozijas.

Alumīnijs praktiski nereaģē ar oksidētājiem, jo ​​to aizsargā oksīda plēve. Tomēr to var viegli iznīcināt, lai metālam būtu aktīvas reducējošas īpašības. Alumīnija oksīda plēvi var iznīcināt ar sārmu, skābju šķīdumu vai kausējumu, vai ar dzīvsudraba hlorīda palīdzību.

Pateicoties reducējošajām īpašībām, alumīnijs ir atradis pielietojumu rūpniecībā - citu metālu ražošanā. Šo procesu sauc par aluminotermiju. Šī alumīnija īpašība ir mijiedarbībā ar citu metālu oksīdiem.

Piemēram, apsveriet reakciju ar hroma oksīdu:

Cr₂O3 + Al = Al₂O3 + Cr.

Alumīnijs labi reaģē ar vienkāršām vielām. Piemēram, ar halogēniem (izņemot fluoru) alumīnijs var veidot alumīnija jodīdu, hlorīdu vai alumīnija bromīdu:

2Al + 3Cl₂ → 2AlCl3

Ar citiem nemetāliem, piemēram, fluoru, sēru, slāpekli, oglekli utt. alumīnijs var reaģēt tikai sildot.

Sudraba metāls reaģē arī ar sarežģītām ķīmiskām vielām. Piemēram, ar sārmiem tas veido aluminātus, tas ir, sarežģītus savienojumus, kurus aktīvi izmanto papīra un tekstilrūpniecībā. Turklāt tas reaģē kā alumīnija hidroksīds

Al(OH)₃ + NaOH = Na),

un metālisks alumīnijs vai alumīnija oksīds:

2Al + 2NaOH + 6Н₂О = 2Na + ЗН₂.

Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na

Ar agresīvām skābēm (piemēram, ar sērskābi un sālsskābi) alumīnijs reaģē diezgan mierīgi, bez aizdegšanās.

Ja jūs nolaidīsiet metāla gabalu sālsskābē, tad sāksies lēna reakcija - sākumā oksīda plēve izšķīdīs, bet pēc tam tā paātrināsies. Alumīnijs izšķīst sālsskābē, izdalot dzīvsudrabu divas minūtes, un pēc tam to labi izskalo. Rezultāts ir amalgama, dzīvsudraba un alumīnija sakausējums:

3HgCI₂ + 2Al = 2AlCI₃ + 3Hg

Turklāt tas netiek turēts uz metāla virsmas. Tagad, nolaižot attīrīto metālu ūdenī, var novērot lēnu reakciju, ko pavada ūdeņraža izdalīšanās un alumīnija hidroksīda veidošanās:

2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2.

Alumīnijs - metāla iznīcināšana apkārtējās vides ietekmē.

Reakcijai Al 3+ + 3e → Al alumīnija standarta elektroda potenciāls ir -1,66 V.

Alumīnija kušanas temperatūra ir 660 °C.

Alumīnija blīvums ir 2,6989 g / cm 3 (normālos apstākļos).

Alumīnijam, lai gan tas ir aktīvs metāls, ir diezgan labas korozijas īpašības. To var izskaidrot ar spēju būt pasivētam daudzās agresīvās vidēs.

Alumīnija izturība pret koroziju ir atkarīga no daudziem faktoriem: metāla tīrības, korozīvās vides, agresīvo piemaisījumu koncentrācijas vidē, temperatūras utt. Šķīdumu pH ir spēcīga ietekme. Alumīnija oksīds uz metāla virsmas veidojas tikai pH diapazonā no 3 līdz 9!

Tā tīrība lielā mērā ietekmē Al izturību pret koroziju. Ķīmisko agregātu, iekārtu ražošanai tiek izmantots tikai augstas tīrības pakāpes metāls (bez piemaisījumiem), piemēram, alumīnija markas AB1 un AB2.

Alumīnija korozija netiek novērota tikai tajās vidēs, kur uz metāla virsmas veidojas aizsargājoša oksīda plēve.

Sildot, alumīnijs var reaģēt ar dažiem nemetāliem:

2Al + N 2 → 2AlN - alumīnija un slāpekļa mijiedarbība ar alumīnija nitrīda veidošanos;

4Al + 3С → Al 4 С 3 - alumīnija un oglekļa mijiedarbības reakcija ar alumīnija karbīda veidošanos;

2Al + 3S → Al 2 S 3 - alumīnija un sēra mijiedarbība ar alumīnija sulfīda veidošanos.

Alumīnija korozija gaisā (alumīnija atmosfēras korozija)

Alumīnijs, mijiedarbojoties ar gaisu, pāriet pasīvā stāvoklī. Kad tīrs metāls nonāk saskarē ar gaisu, uz alumīnija virsmas uzreiz parādās plāna alumīnija oksīda aizsargplēve. Turklāt filmas augšana palēninās. Alumīnija oksīda formula ir Al 2 O 3 vai Al 2 O 3 H 2 O.

Alumīnija un skābekļa mijiedarbības reakcija:

4Al + 3O 2 → 2Al 2 O 3.

Šīs oksīda plēves biezums ir no 5 līdz 100 nm (atkarībā no darbības apstākļiem). Alumīnija oksīdam ir laba saķere ar virsmu, tas apmierina oksīda plēvju nepārtrauktības nosacījumus. Uzglabājot noliktavā, alumīnija oksīda biezums uz metāla virsmas ir aptuveni 0,01 - 0,02 mikroni. Mijiedarbojoties ar sauso skābekli - 0,02 - 0,04 mikroni. Alumīnija termiskās apstrādes laikā oksīda plēves biezums var sasniegt 0,1 µm.

Alumīnijs ir diezgan izturīgs gan tīrā lauku gaisā, gan industriālā atmosfērā (satur sēra tvaikus, sērūdeņradi, gāzveida amonjaku, sausu hlorūdeņradi utt.). Jo alumīnija koroziju gāzveida vidē neietekmē sēra savienojumi - to izmanto skābās eļļas pārstrādes rūpnīcu, gumijas vulkanizācijas iekārtu ražošanai.

Alumīnija korozija ūdenī

Alumīnija korozija gandrīz netiek novērota, mijiedarbojoties ar tīru svaigu, destilētu ūdeni. Temperatūras paaugstināšanai līdz 180 °C nav īpašas ietekmes. Karstā ūdens tvaiki arī neietekmē alumīnija koroziju. Ja ūdenim pievieno nedaudz sārmu, pat istabas temperatūrā, alumīnija korozijas ātrums šādā vidē nedaudz palielināsies.

Tīra alumīnija (kas nav pārklāts ar oksīda plēvi) mijiedarbību ar ūdeni var aprakstīt, izmantojot reakcijas vienādojumu:

2Al + 6H 2O \u003d 2Al (OH) 3 + 3H 2.

Mijiedarbojoties ar jūras ūdeni, tīrs alumīnijs sāk korodēt, jo. jutīgs pret izšķīdušiem sāļiem. Lai izmantotu alumīniju jūras ūdenī, tā sastāvā tiek ievadīts neliels daudzums magnija un silīcija. Alumīnija un tā sakausējumu izturība pret koroziju, pakļaujoties jūras ūdenim, ievērojami samazinās, ja metāla sastāvā ir iekļauts varš.

Alumīnija korozija skābēs

Palielinoties alumīnija tīrībai, palielinās tā izturība pret skābēm.

Alumīnija korozija sērskābē

Alumīnijam un tā sakausējumiem sērskābe (tai piemīt oksidējošas īpašības) vidējā koncentrācijā ir ļoti bīstama. Reakciju ar atšķaidītu sērskābi apraksta ar vienādojumu:

2Al + 3H2SO4 (razb) → Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.

Koncentrētai aukstai sērskābei nav nekādas ietekmes. Sildot, alumīnijs korodē:

2Al + 6H 2 SO 4 (konc.) → Al 2 (SO 4) 3 + 3SO 2 + 6H 2 O.

Tādējādi veidojas šķīstošs sāls - alumīnija sulfāts.

Al ir stabils oleumā (kūpošā sērskābē) temperatūrā līdz 200 °C. Sakarā ar to to izmanto hlorsulfonskābes (HSO 3 Cl) un oleuma ražošanai.

Alumīnija korozija sālsskābē

Sālsskābē alumīnijs vai tā sakausējumi ātri izšķīst (īpaši, palielinoties temperatūrai). Korozijas vienādojums:

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2.

Bromūdeņražskābes (HBr), fluorūdeņražskābes (HF) šķīdumi darbojas līdzīgi.

Alumīnija korozija slāpekļskābē

Koncentrētam slāpekļskābes šķīdumam ir augstas oksidējošās īpašības. Alumīnijs slāpekļskābē normālā temperatūrā ir īpaši stabils (augstāka pretestība nekā nerūsējošajam tēraudam 12X18H9). To izmanto pat koncentrētas slāpekļskābes ražošanai tiešās sintēzes ceļā.

Sildot, alumīnija korozija slāpekļskābē notiek saskaņā ar reakciju:

Al + 6HNO 3 (konc.) → Al(NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O.

Alumīnija korozija etiķskābē

Alumīnijam ir pietiekami augsta izturība pret jebkuras koncentrācijas etiķskābi, bet tikai tad, ja temperatūra nepārsniedz 65 ° C. To izmanto formaldehīda un etiķskābes ražošanai. Augstākā temperatūrā alumīnijs izšķīst (izņemot skābes koncentrāciju 98 - 99,8%).

Bromā, vājos hroma (līdz 10%), fosforskābju (līdz 1%) šķīdumos istabas temperatūrā alumīnijs ir stabils.

Citronskābe, sviestskābe, ābolskābe, vīnskābe, propionskābe, vīns, augļu sulas vāji ietekmē alumīniju un tā sakausējumus.

Skābeņskābes, skudrskābes, hlororganiskās skābes iznīcina metālu.

Alumīnija izturību pret koroziju lielā mērā ietekmē tvaikojošs un pilienu-šķidrais dzīvsudrabs. Pēc īsa kontakta metāls un tā sakausējumi intensīvi korodē, veidojot amalgamas.

Alumīnija korozija sārmos

Sārmi viegli izšķīdina aizsargoksīda plēvi uz alumīnija virsmas, tā sāk reaģēt ar ūdeni, kā rezultātā metāls izšķīst līdz ar ūdeņraža izdalīšanos (alumīnija korozija ar ūdeņraža depolarizāciju).

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2;

2(NaOH H2O) + 2Al → 2NaAlO2 + 3H 2.

veidojas alumināti.

Arī oksīda plēvi iznīcina dzīvsudraba, vara un hlorīda jonu sāļi.

A1 hidroksīdu šķīdība skābā vidē ir tieši proporcionāla ūdeņraža jonu koncentrācijas trešajai pakāpei, un sārmainā vidē tā ir apgriezti proporcionāla tai. Izoelektriskajā punktā alumīnija hidroksīda šķīdība ir minimāla. Pēc Kolthoff domām par A1(OH)3, šis punkts ir pH diapazonā no 6,5 līdz 7,5. Alumīnija sāļu hidrolīzes ātrumam ir arī noteikta optimālā pH vērtība, kas ABO h koncentrācijām no 400 līdz 100 mg/l ir robežās no 4,95 līdz 5,40, un robežvērtības pH. pie kurām joprojām turpinās hidrolīze, ir 3 un 6,8.[ ...]

Saikne starp šķīdību un ķīmisko mijiedarbību īpaši skaidri izpaužas sistēmās ar sarežģītu veidošanos. Šeit mēs varam atgādināt labi zināmo faktu par strauju molekulārā joda šķīdības palielināšanos ūdenī kālija jodīda klātbūtnē polijodīda veidošanās dēļ: N-K1 \u003d K13- Piemēram, nātrija hlorīds praktiski nešķīst. nitrobenzolā, bet alumīnija hlorīda klātbūtnē tā šķīdība strauji palielinās, jo veidojas komplekss sāls Nyayuts, kas lieliski šķīst tajā šķīdinātājā.[ ...]

Alumīnija hidroksīda minimālā šķīdība ir apgabalā pH = 6,5+7,5. Alumīnija hidroksīda nogulsnēšanās sākas pie pH = 3,0 un sasniedz maksimumu pie pH = = 7. Tālāk palielinoties pH, nogulsnes sāk šķīst, kas kļūst pamanāms pie pH = 9.[ ...]

Alumīnija sulfātu izmanto duļķainu un krāsainu ūdeņu attīrīšanai: attīrīts - ar augstu duļķainību, neattīrīts vai satur mālu un silikātu materiālus kā sastāvdaļas - ar zemu ūdens duļķainību. Šis koagulants ir efektīvs pH diapazonā no 5-7,5, un jo augstāka ir ūdens cietība un zemāka tā krāsa, jo augstākas ir vides optimālās pH vērtības. Salīdzinoši zemas izmaksas, laba šķīdība, nekādu īpašu prasību apstrādei ar sausu un izšķīdinātu produktu padarīja alumīnija sulfātu par visizplatītāko koagulantu.[ ...]

HgS šķīdības produkts destilētā ūdenī ir 1,6XIu 52, kas atbilst dzīvsudraba jonu atlikuma koncentrācijai šķīdumā, kas vienāda ar 2,5X10-21 mg/l. Rūpnieciskajos notekūdeņos HgS šķīdības produkts ir nedaudz lielāks, savukārt dzīvsudraba sulfīda galvenā daļa atrodas ūdenī smalki izkliedētu koloidālu daļiņu veidā, kuras var izgulsnēt, notekūdeņus koagulējot ar alumīnija sulfāta Al2 (S04) 3-I8H2O ūdeni. , ūdens dzelzs sulfāts FeS04-7H20, CaO kaļķis, šo koagulantu maisījums utt.[ ...]

Tādējādi alumīnija hidroksīda šķīdība sārmainā vidē ir apgriezti proporcionāla ūdeņraža jonu koncentrācijai līdz pirmajai pakāpei.[ ...]

Lietojot šķīstošos elektrodus (parasti dzelzi vai alumīniju), pie anoda notiek metāla anodiska šķīšana, kā rezultātā ūdenī nonāk dzelzs vai alumīnija katjoni, kā rezultātā veidojas hidroksīda pārslas. Vienlaicīga koagulantu pārslu un gāzes burbuļu veidošanās starpelektrodu telpas šaurajos apstākļos rada priekšnoteikumus drošai gāzes burbuļu fiksācijai uz pārslām un intensīvai piesārņojuma agulācijai, kas nodrošina flotācijas procesa efektivitāti. Šādas iekārtas sauc par elektrokoagulāciju-flotāciju. Ar jaudu līdz 10-15 m3/h instalācijas var būt vienkameru, bet ar lielāku jaudu - divkameru horizontāla vai vertikāla tipa.[ ...]

Dažas grūti šķīstošas ​​krāsvielas izšķīdina kopā ar sodu un vispirms apstrādā ar alumīnija sulfāta šķīdumu un pēc tam ar bārija hlorīdu.[ ...]

Papildus uzskaitītajiem šķīstošajiem piemaisījumiem dabīgie ūdeņi satur nešķīstošas ​​vielas suspensijā - no rupjām suspensijām līdz koloidāli izšķīdušiem savienojumiem. Tos pārstāv smilšu, lesa, dūņu un karbonātu iežu daļiņas, alumīnija, dzelzs, mangāna oksīdi, kā arī lielmolekulārās humusvielas.[ ...]

Hidrolīzes laikā hidratēti alumīnija joni ziedo protonu no koordinētas ūdens molekulas, secīgi veidojot kompleksus jonus [A1 (H20) 5 (OH)] 2+ un [A1 (H20) 4 (OH) 2] +, paliekot šķīdumā. Kad pēdējais neitrālais komplekss [A1(H20)3(OH)3] zaudē ūdeni, veidojas slikti šķīstošs alumīnija hidroksīds. Dzelzs (III) sāļi tiek arī pakāpeniski hidrolizēti. Bet atšķirībā no alumīnija sāļiem bez dzelzs hidroksīdiem var veidoties arī slikti šķīstoši hidroksosāļi.[ ...]

Atšķaidītā skābē Al2(SO4)3 šķīdība ir augstāka nekā tīrā ūdenī, bet, tālāk palielinoties H2SO4 koncentrācijai, šķīdība strauji samazinās, sasniedzot 1% 60% sērskābē. Spēcīgākā skābē alumīnija sulfāta šķīdība atkal palielinās.[ ...]

Svaigi nogulsnētos alumīnija un dzelzs fosfātus augi var asimilēt, bet, novecojot nogulsnēm, tie kristalizējas un kļūst mazāk šķīstoši un augiem grūti pieejami. Tāpēc fosforskābe krasnozemās un velēnu-podzoliskajās augsnēs ir nostiprināta ļoti stingri un daudz stiprāk nekā serozēmos un melnzemēs.[ ...]

No iepriekš minētā redzams, ka alumīnija hidroksīda šķīdība skābā vidē ir tieši proporcionāla ūdeņraža jonu koncentrācijas trešajai pakāpei [Н+]3, bet sārmainā vidē tā ir apgriezti proporcionāla [Н+] .[...]

Skābos šķīdumos ar alumīnija pārpalikumu stabilākā cietā fāze ir bāziskais alumīnija fosfāts. Ja pH vērtība ir lielāka par ph, kas atbilst minimālajai fosfāta šķīdībai (pH = 6), tad bāzes sāls tiek hidrolizēts līdz alumīnija hidroksīdam, uz kura virsmas tiek sorbēts fosfāts. Pie lielas fosfāta koncentrācijas izgulsnējas taranakīts, kas, paaugstinoties sistēmas pH, pārvēršas par vidējo sāli.[ ...]

Poliakrilamīds ir balta amorfa, ūdenī šķīstoša viela, kas satur jonogēnas grupas; hidrolīzes rezultātā veidojas akrilskābe un tās sāļi. PAA darbības mehānisms ir balstīts uz tā molekulu adsorbciju uz ūdens piemaisījumu daļiņām, alumīnija vai dzelzs (III) hidroksīdiem, kas veidojas koagulantu sāļu hidrolīzes laikā. Molekulas iegarenās formas dēļ dažādās vietās notiek adsorbcija ar vairākām hidroksīda daļiņām, kā rezultātā pēdējās ar polimēru tiltiem tiek sasaistītas smagos, lielos un spēcīgos agregātos (globulās).[ ...]

Tikai paraugus ar ierobežotu šķīdību ūdenī (y=38) saglabā koksnes masa 60% apmērā. Alumīnija sulfāta pievienošana izraisa pilnīgu α-CMC aizturi, kas nav atkarīga no stehiometriskās attiecības starp A13+ daudzumu, kas nepieciešams pilnīgai α-CMC aizturei, un OCH2COO grupu daudzumu, kas atrodas CMC. Citiem vārdiem sakot, -CMC aizturi nosaka ne tikai nešķīstoša alumīnija sāls veidošanās, bet arī elektrostatiskā adsorbcija starp pozitīvi lādētu A1-CMC un negatīvi lādētu celulozes šķiedrām.[ ...]

Ir izstrādāta jauna tehnoloģija, izmantojot šķīstošu alumīnija hlorīda daudzumu augstas temperatūras benzola alkilēšanas procesā ar propilēnu.[ ...]

Šajā nodaļā ir aplūkota alumīnija (III) un fosfāta mijiedarbība plašā koncentrāciju un pH diapazonā. Lai raksturotu reakcijas starp izšķīdušajām daļiņām un šķīstošajām fāzēm, tika pētīta alumīnija fosfāta nogulšņu šķīdība. Turklāt tika identificēti šķīstošie un nešķīstošie reakcijas produkti starp alumīniju (III) un fosfātu, kā arī noteikts to koncentrāciju sadalījums plašā pH un P un Al koncentrāciju diapazonā. Šie pētījumi tika veikti, izmantojot tīrus noteikta sastāva alumīnija fosfātu šķīdumus. Citu izkliedētu cieto fāžu pētāmajā sistēmā nebija, izņemot tās, kas izgulsnējās alumīnija un fosfāta mijiedarbības laikā vai pH izmaiņu rezultātā.[ ...]

Vienkāršotā veidā var uzskatīt, ka dzelzs un alumīnija izgulsnēšanās daudzos aspektos ir ļoti līdzīga un ka noteicošie faktori abos gadījumos ir pievienotā metāla jona Me un klātesošā ortofosfāta šķīdība un koncentrāciju attiecība. . Kalcija jonu izgulsnēšanās process ir ļoti atkarīgs no pH, tādēļ, aprēķinot nepieciešamo kalcija sāls daudzumu, ir jāņem vērā notekūdeņu sārmainība.[ ...]

Dzelzs sāļiem kā koagulantiem ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar alumīnija sāļiem: labāka darbība zemā ūdens temperatūrā; plašāks vides optimālo pH vērtību diapazons; pārslu augsta izturība un hidrauliskais smalkums; iespēja izmantot ūdeņiem ar plašāku sāls sastāvu; spēja novērst kaitīgās smakas un garšas sērūdeņraža klātbūtnes dēļ. Tomēr ir arī trūkumi: spēcīgi krāsojošu šķīstošu kompleksu veidošanās dzelzs katjonu reakcijas laikā ar dažiem organiskiem savienojumiem; spēcīgas skābes īpašības, kas palielina iekārtu koroziju; mazāk attīstīta pārslu virsma.[ ...]

Ar ievērojamu apmaiņas ceļā absorbēto ūdeņraža un alumīnija jonu saturu augsnē (piemēram, velēnu-podzola augsnēs un sarkanajās augsnēs) arī daudzas tās īpašības pasliktinās. Ūdeņraža joni neizkliedē augsnes koloīdus, bet, nonākot absorbētā stāvoklī, izraisa pakāpenisku minerālvielu, kas veido augsnes absorbcijas kompleksu, iznīcināšanu. Rezultātā augsnē tiek noplicināta koloidālā frakcija, pasliktinās tās struktūra, samazinās absorbcijas spēja. Turklāt alumīnija un ūdeņraža joni tiek izspiesti no absorbētā stāvokļa šķīdumā apmaiņā pret šķīstošo sāļu katjoniem. Augsta ūdeņraža un alumīnija jonu koncentrācija šķīdumā kaitīgi ietekmē augu attīstību.[ ...]

Pēdējos gados ir sākta izmantot metodi koagulantu iegūšanai elektrolizatoros ar šķīstošiem elektrodiem, ko sauc par elektrokoagulācijas metodi. Metodes būtība ir metālu, galvenokārt alumīnija un dzelzs, anodiskā šķīdināšanā ūdens vidē elektriskās strāvas ietekmē, kam seko hidroksīdu veidošanās. Šī metode ļauj efektīvi attīrīt ūdeni no minerālas, organiskas un bioloģiskas izcelsmes suspensijām, koloīdiem un vielām molekulārā vai jonu stāvoklī. Elektrokoagulācijai ir būtiskas priekšrocības salīdzinājumā ar reaģentu metodēm: uzstādīšanas kompaktums, apkopes vienkāršība un pilnīgas automatizācijas iespēja. Šī metode ir daudzsološa izmantošanai mazos autonomos objektos (uz upju flotes kuģiem, nelielām apdzīvotām vietām utt.).[ ...]

Augsta skābuma negatīvā ietekme lielā mērā ir saistīta ar alumīnija un mangāna savienojumu šķīdības palielināšanos augsnē. To palielinātais saturs šķīdumā pasliktina augu attīstību pat vairāk nekā ūdeņraža jonu pārpalikums.[ ...]

Vienādojums (4.17) tika atrisināts ar izmēģinājumu un kļūdu palīdzību pH vērtībai, kas atbilst minimālajai fosfāta šķīdībai, aptuveni 6. Pie pH [ ...]

Pētot hidrolīzi Fe2(504)s-A1203-H20 sistēmā pie 100 °C, konstatēts, ka, palielinoties alumīnija oksīda daudzumam sistēmā, palielinās dzelzs iznākums bāzes sāls nogulsnēs. , sasniedzot 98% pie masas attiecības Al2O3/Fe2(504)3 = 0,111 un 90% HgO. Šķīdumā alumīnija oksīds ķīmiskās mijiedarbības rezultātā tiek pārveidots par šķīstošiem pamata alumīnija sulfātiem. Palielinoties dzelzs(III) sulfāta saturam sistēmā, palielinās izreaģētā alumīnija oksīda daudzums un pie masas attiecības Al203/Fe2(804)3 = 3 un 40% H20 sasniedz 91%.[...]

Koagulācijas procesa gaita lielā mērā ir atkarīga no barotnes pH. Kad ūdenim pievieno alumīnija sulfāta koagulanta šķīdumu, notiek hidrolīze, veidojot koloidālu alumīnija hidroksīdu. Šī katalizatora ražošanas notekūdeņu optimālā vērtība ir pH=7,5-8,5. 1. attēlā parādīta notekūdeņu attīrīšanas pakāpes ar suspendēto vielu saturu 1200 mg/l atkarība no pH.[ ...]

Palielinoties 50% sērskābes devai 80-100% robežās no stehiometriskā daudzuma 120°C temperatūrā un procesa ilgumu 1,5 stundas, alumīnija hidroksīda sadalīšanās pakāpe palielinās. Tātad skābes devai 83,3% (mol attiecību 503/A1203 = lo = 2,5) alumīnija hidroksīda sadalīšanās pakāpe ir 92,4%, savukārt 90% devai (tso = 2,7) norādītajos apstākļos, hidroksīds pilnībā sadalījās. Alumīnija hidroksīda sadalīšanās pie nepilnīgas sērskābes devas ir izskaidrojama ar hidroksīda mijiedarbību ar alumīnija sulfātu, veidojot šķīstošus bāziskus alumīnija sāļus, par ko sīkāk runāsim turpmāk.[ ...]

Elektroķīmiskajai metodei ir šādas priekšrocības salīdzinājumā ar reaģenta metodi: samazina atsāļošanas iekārtu slodzi, jo, to lietojot, šķīstošie sāļi neietilpst ūdenī, un dozētais alumīnijs tiek pilnībā izņemts no ūdens sākotnējās attīrīšanas laikā. Ūdens desilikonizācijas metodi elektrolizatoros ar alumīnija anodu var ieteikt iepriekšējai ūdens attīrīšanai ūdens attīrīšanas shēmās termoelektrostacijās un citos rūpniecības uzņēmumos.[ ...]

Aktivizēšanai parasti izmanto 1,5% (SIg izteiksmē) nātrija silikāta šķīdumus ar sārmainības neitralizācijas pakāpi 80-85%. Izmantojot aktīvo hloru, šķīstošā stikla neitralizācijas pakāpe tiek palielināta līdz 100% un tiek ievadīts pat neliels tā pārpalikums. Pēc reaģentu sajaukšanas sols kādu laiku "nogatavojas", un pēc tam to atšķaida ar ūdeni līdz SiO2 saturam, kas mazāks par 1%. Perspektīvākā aktīvās silīcijskābes iegūšanas metode ir šķidrā stikla apstrāde ar hloru un alumīnija sulfātu, ko parasti izmanto ūdens attīrīšanas procesos.[ ...]

Mijiedarbojoties ar augsnes segumu, pastiprinās biogēnu izskalošanās procesi. Pie pH [...]

Domnu un martena izdedžus iegūst kā atkritumus dzelzs un tērauda kausēšanas laikā un tiem ir atšķirīgs sastāvs: CaO - 30-50%; Si02-12-37; A1203-U-15; MgO-2-10; MnO -0,4-5,6; P205 - 0,1-3,5; S - 0,1 - 4,5%. Vairumā gadījumu tiem nepieciešama iepriekšēja slīpēšana. Lielākā daļa izdedžu kalcija ir mazāk šķīstošu silīcija savienojumu veidā (CaSiO3 un Ca2Si04), tāpēc to malšanas smalkumam jābūt smalkākam nekā laima miltiem. Pēc neitralizācijas spējas bāzes izdedži (ar CaO + MgO saturu virs 40%) ir tuvi ogļskābajiem kaļķiem. To efektivitāte bieži vien ir augstāka nekā kaļķa. Tas ir saistīts ar magnija, fosfora, mangāna, sēra un citu augu barības vielu klātbūtni sārņos. Turklāt tajos esošā silīcijskābe var samazināt kustīgā alumīnija daudzumu augsnēs un veicināt labāku fosfora uzsūkšanos augos. Velēņu-podzoliskām augsnēm vietās, kas atrodas tuvu metalurģijas rūpnīcām, domnas izdedži, kas bagāti ar kaļķi, ir vērtīgs mēslojums.[ ...]

Fluora savienojumi ir vēl viena specifisku vielu grupa, kuru klātbūtne ir konstatēta vairāku apdzīvotu vietu atmosfēras gaisā un kas var būtiski ietekmēt cilvēka veselību. Atmosfēras gaisā ir konstatēti dažādi fluora savienojumi - no salīdzinoši labi šķīstoša ķermeņa šķidrā vidē līdz pilnīgi nešķīstošam; no ļoti kairinoša un kodīga fluorūdeņraža līdz salīdzinoši inertiem savienojumiem. Galvenie rūpnieciskie procesi, ko pavada fluora savienojumu emisija atmosfērā, ir mākslīgā mēslojuma ražošana, alumīnija ražošana un dažas tērauda ražošanas metodes.[ ...]

Ražas pieaugums no kaļķa un minerālmēsliem, ja tos lieto kopā, vairumā gadījumu ir daudz lielāks nekā pieauguma summa, kas rodas, lietojot šos mēslojumus atsevišķi. Kaļķošanas laikā īpaši strauji palielinās fizioloģiski skābā amonjaka un potaša mēslošanas līdzekļu efektivitāte. Šie mēslošanas līdzekļi, sistemātiski pielietojot zemu buferšķīdumu, skābās velēnu-podzoliskās augsnēs, izraisa to turpmāku mēslojumu. Tāpēc, sistemātiski pielietojot šādus mēslojumus nekaļķotā augsnē, ražas pieaugums pakāpeniski samazinās, un turpmākajos gados spēcīgas augsnes paskābināšanās rezultātā raža var būt mazāka nekā kontrolē. Kaļķu pozitīvā ietekme uz fizioloģiski skābo minerālmēslu formu efektivitāti ir izteiktāka, ja tos lieto zem kultūraugiem, kas ir jutīgi pret augstu skābumu (bietes, kukurūza, kvieši), un mazāk vai vispār neizmanto; izmantošana kultūrās, kas ir izturīgas pret skābju reakciju. Kaļķošanas ietekme uz fosfātu mēslošanas līdzekļu efektivitāti ir atkarīga no augsnes īpašībām un šo mēslošanas līdzekļu formām. Šķīstošā fosfora mēslošanas līdzekļu [piemēram, Ca(H2PO4)2 superfosfāts] efektivitāti stipri skābās augsnēs ar ievērojamu mobilo alumīnija un dzelzs savienojumu saturu ievērojami palielina kaļķošana. Lietojot kaļķi normālā devā, kustīgie alumīnija un dzelzs savienojumi pāriet nešķīstošās formās, līdz ar to samazinās superfosfāta fosfora ķīmiskā fiksācija ar tiem un palielinās tā izmantošana augiem.

Alumīnija čaulas izšķīdina sārmā vai slāpekļskābē, un pēdējā gadījumā ir iespējama metāliskā urāna kodola daļēja vai pilnīga izšķīšana.

Alumīnija šķīdināšana kaustiskās sodas šķīdumā notiek saskaņā ar reakciju:

Al+ NaOH+ H 2 0  NaAlPAR 2 + 1,5H 2 , (3.1)

plūst ar siltuma izdalīšanos 7000 kcal / kg izšķīdušā alumīnija. Palielinoties NaOH koncentrācijai no 2 līdz 5 M, alumīnija šķīdināšanas ātrums palielinās apmēram septiņas reizes. Urāna zudumi, izmantojot NaOH šķīdumus ar koncentrāciju līdz 30%, ir ļoti nelieli, bet 50% šķīdumā urāna šķīšanas ātrums kļūst pamanāms. Šī procesa trūkums ir sprādzienbīstamas gāzes - ūdeņraža - izdalīšanās. Lai nomāktu ūdeņraža izdalīšanās reakciju, reakcijas maisījumā ievada oksidētājus: nitrītu vai nātrija nitrātu. Šajā gadījumā alumīnija šķīdināšanas reakcijas notiek saskaņā ar vienādojumiem:

Al + 0,5 NaOH + 0,5 NaNO 3 + 0,5 H 2 O = NaAlO 2 + 0,5 NH 2 (3.2.)

Al + 0,625 NaOH + 0,375 NaNO 3 + 0,25 H 2 O = NaAlO 2 + 0,375 NH 3; (3.3)

Al + 0,85 NaOH + 1,05 NaNO 3 = NaAlO 2 + 0,9 NaNO 2 + 0,15 NH3 + 0,2 H 2 O (3,4)

Minimālā ūdeņraža izdalīšanās notiek pēdējās reakcijas stehiometriskajās attiecībās. Alumīnija šķīdināšanas ātrums palielinās, palielinoties temperatūrai un nātrija hidroksīda koncentrācijai. Piemēram, šķīdumam, kas satur 10% NaOH un 20% NaNO 3, temperatūrai paaugstinoties no 60 līdz 100°C, alumīnija lineārais šķīšanas ātrums palielinās apmēram 3 reizes. Nātrija alumināta kristalizācija ir atkarīga no šī sāls koncentrācijas sārmā, un to var novērst, ja nātrija hidroksīda un alumīnija molārā attiecība šķīdumā ir 1,65:1.

HNO 3 pasivē alumīnija virsmu, tāpēc šķīdināšana tiek veikta katalizatora - dzīvsudraba nitrāta klātbūtnē. Iespējamās reakcijas ir:

Al + 6HNO 3 \u003d Al (NO 3) 3 + 3NO 2 + 3H 2 O; (3.5)

Al + 4HNO 3 \u003d Al (NO 3) 3 + NO + 2H 2 O; (3.6)

8Al + 30HNO 3 \u003d 8Al (NO 3) 3 + 3N 2 O + 15H 2 O 4 (3,7)

2Al + 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 3H2 (3,8)

Tā kā HNO3 veidojas alumīnija nitrāta hidrolīzes laikā un mijiedarbojas ar Al, tiek iegūti šķīdumi ar skābes deficītu:

Al (NO 3) 3 + 3H 2 O \u003d Al (OH) (NO 3) 2 + HNO 3; (3.9)

HNO 3 + Al + H 2 O \u003d Al (OH) 2 (NO 3) 3 + slāpekļa savienojumi. (3.10)

Lai aprakstītu Al šķīdināšanas procesu 4 M HNO3, tiek izmantota šāda reakcija:

Al+3,75HNO3=Al(NO3)3+0,225NO+0,15N2O+0,1125N2+1,875H2O. (3.11)

Tomēr daži dati neapstiprina slāpekļa klātbūtni reakcijas produktos. Ūdeņraža saturs izplūdes gāzēs pēc kondensatora ir 2–8% pie skābes koncentrācijas 1–2 M un strauji palielinās šķīdumiem ar skābes deficītu, sasniedzot maksimumu 23% pie 2 M trūkuma. Tas liecina, ka , procesam turpinoties, šķīduma stehiometrija ir tāda, ka reakcija ar slāpekļa dioksīda veidošanos pakāpeniski sabrūk par labu citām reakcijām. Skābes patēriņš lieto un štancētu stieņu šķīdināšanai ir vienāds. Vidēji tas ir 4 - 4,1 M HNO3 uz 1 M izšķīdināta Al. Mazākais skābes patēriņš 3,8 M tika iegūts, izšķīdinot apzīmogoto stieni ar 2 M skābes trūkumu.