Co je to aktivovaný oxid hlinitý a k čemu se používá?

Aktivovaný oxid hlinitý je forma oxidu hlinitého (Al₂O₃) s nesčetným množstvím průmyslových použití. Hlavní oblast použití je úprava vody, jejichž význam stále roste, a také jeho použití jako katalyzátor při čištění vzduchu v ropném a plynárenském průmyslu.

Aktivovaný oxid hlinitý vykazuje řadu vlastností, díky kterým je ideální v mnoha průmyslových procesech. To zahrnuje vysokou pevnost v tlaku, odolnost proti tepelnému šoku, odolnost proti chemickému napadení a další. Charakteristikou, která posunula aktivovaný oxid hlinitý do popředí mnoha aplikací, je jeho schopnost jako adsorbent, díky jeho vysoké poréznosti a povrchové ploše.

VÝROBA AKTIVOVANÉHO OXIDU HLINITÉHO

Ve většině případů začíná aktivovaný oxid hlinitý jako hydroxid hlinitý – materiál získaný řadou chemických reakcí v Bayerově procesu používaném k přeměně bauxitové rudy na oxid hlinitý .

KALCINACE OXIDU HLINITÉHO

Jakmile je hydroxid hlinitý vyroben, je tepelně zpracován kalcinací v rotační peci . Tento krok kalcinace slouží k dehydrataci nebo odstranění vázané vlhkosti z hydroxidu hlinitého za účelem výroby oxidu hlinitého nebo oxidu hlinitého ( _Al203 ) .

Aktivace, fáze, ve které se struktura oxidu hlinitého stává vysoce porézní, probíhá ve specifickém teplotním rozsahu, přičemž parametry procesu, jako je doba zdržení a teplotní profil, se používají k řízení vlastností konečného produktu. Složení původního zdroje bauxitu může také ovlivnit vlastnosti konečného produktu.

AGLOMERACE AKTIVOVANÉHO OXIDU HLINITÉHO

V závislosti na zamýšleném konečném použití aktivovaného oxidu hlinitého je často žádoucí aglomerace. To platí zejména při práci s adsorbenty a katalyzátory.

Aglomerace aktivovaného oxidu hlinitého umožňuje vysokou úroveň přizpůsobení specifickým aplikačním požadavkům. Charakteristiky, které jsou často kontrolovány prostřednictvím aglomerace, zahrnují:

• Distribuce velikosti částic
• Objemová hmotnost
• Odolnost proti drcení
• Míra otěru/potenciál pro tvorbu prachu
• Tekutost
• A více…

Existuje mnoho způsobů, jak vyrobit „kuličky“ aktivovaného oxidu hlinitého, jak se jim často říká, s některými možnostmi včetně použití aglomerátoru, kolíkového mixéru, diskového peletizéru nebo jejich kombinace.

Podobně jako u aktivního uhlí, vysoký povrch a poréznost, kterou vykazuje aktivovaný oxid hlinitý, mu umožňuje zachytit a držet na různých typech materiálů, což jej propůjčuje k použití jako adsorbent, vysoušedlo a další. Primární způsoby použití aktivovaného oxidu hlinitého zahrnují:

ADSORBENTY

Aktivovaný oxid hlinitý je vysoce účinný adsorbent v plynných i kapalných aplikacích a jako takový jej využívá řada průmyslových odvětví pro cílené odstraňování složek z jiných médií.

Jako adsorbent je aktivovaný oxid hlinitý nejznámější pro své použití v aplikacích pro filtraci vody, kde slouží jako nákladově efektivní adsorbent pro odstraňování fluoridů z vody. Je také schopen odstranit řadu dalších kontaminantů, včetně arsenu, olova a síry.

VYSOUŠEDLO

Aktivovaný oxid hlinitý, podobně jako jeho role jako adsorbentu, může také adsorbovat vodu ze vzduchu, což umožňuje jeho použití jako vysoušedlo; aktivovaný oxid hlinitý dokáže zachycovat a zachycovat vodu, aby věci zůstaly suché, podobně jako silikagel. Jako vysoušedlo může aktivovaný oxid hlinitý adsorbovat až 20 % své vlastní hmotnosti ve vodě při relativní vlhkosti 50 %.

Aktivovaný oxid hlinitý se používá jako vysoušedlo v celé řadě aplikací, včetně odstraňování vodní páry z plynů v průmyslových zařízeních. Voda adsorbovaná na aktivovaném oxidu hlinitém pak může být desorbována tepelným zpracováním a oxid hlinitý znovu použit.

KATALYZÁTORY

Aktivovaný oxid hlinitý je také široce používán jako katalyzátor, s rolí jako katalyzátor samotný, stejně jako inertní nosič nebo substrát pro jiné katalyzátory.

Jako katalyzátor je aktivovaný oxid hlinitý nejvíce dobře známý pro svou roli Clausova katalyzátoru; aktivovaný oxid hlinitý je nejběžněji používaným Clausovým katalyzátorem při získávání síry v ropných a plynových rafineriích.

ZÁVĚR

Aktivovaný oxid hlinitý je díky svým schopnostem adsorbentu, vysoušedla a katalyzátoru cenným nástrojem v mnoha průmyslových procesech. Aktivovaný oxid hlinitý se vyrábí aktivací oxidu hlinitého, který je výsledkem Bayerova procesu kalcinací, je vysoce přizpůsobitelný a je často aglomerován, aby se zlepšil výkon a manipulační vlastnosti. Testování proveditelnosti je často užitečné při práci s produkty z aktivovaného oxidu hlinitého.

Kyselina kyanurová

Základy měření ORP

ORP (mV) je zkratka pro oxidačně-redukční potenciál. V dnešní době se mu také říká „redoxní potenciál“. Jinými slovy, je to úroveň energie (elektrický potenciál) určená rovnovážnými podmínkami mezi oxidanty (Mz ⁺ ) a redukčními činidly (M  ^(zn)+ ), které koexistují v roztoku.
Předpokládejme, že v řešení existuje pouze následující jediná rovnovážná podmínka ①:

Když se do tohoto roztoku vloží kovová elektroda (platina, zlato atd.) a referenční elektroda a změří se potenciální rozdíl mezi těmito elektrodami nebo ORP (mV) pomocí potenciometru (milivoltmetrová funkce pH metru), potenciálový rozdíl lze obecně vyjádřit následující rovnicí:

Například rovnice ① a ② pro řešení, kde koexistují trojmocné a dvojmocné ionty železa, lze vyjádřit následovně: 

Pokud v řešení existuje pouze jediná podmínka rovnice ①', ORP tohoto řešení je jednoznačně určeno rovnicí ②'.
Zde je důležité, že o ORP (mV) rozhoduje poměr aktivity redukčního činidla (Fe ²⁺ ) k aktivitě oxidantu (Fe ³⁺ ), neboli (a _Fe ^2+/ a _Fe ³⁺ ) . Ve skutečnosti existuje v roztoku současně mnoho různých podmínek rovnováhy mezi různými ionty. ORP (mV) takového řešení tedy nelze vyjádřit touto jednoduchou rovnicí a fyzikální nebo vědecký význam ORP zjištěné rovnicí není tak jasný.
Proto musíte pochopit, že ORP (mV) roztoku je jedním z měřítek vlastností tohoto roztoku. Na druhé straně je měření ORP (mV) široce používáno pro analýzu roztoků (potenciometrická titrace) nebo jako užitečný indikátor při čištění odpadních vod.
V poslední době se uvádí, že vysoký ORP (mV) má sterilizační účinek a že pokud pijete vodu s nízkým ORP (mV), její reakce s aktivním kyslíkem v buňkách těla vás činí méně náchylnými k nemocem. ORP se také používají jako indikátor alkalické pitné vody.

Typy referenčních elektrod a ORP (mV)

Naměřený ORP (mV) je hodnota pro použitou referenční elektrodu. Zdá se tedy, že měření ORP (mV) roztoku závisí na typu referenční elektrody. Referenční elektrody Fi LAB používají Ag/AgCl s vnitřním roztokem 3,33 mol/l KCl.
V obecných akademických pracích se jako referenční elektrody často používají standardní vodíkové elektrody (SHE nebo NHE) a vztah mezi ORP (mv), když se jako referenční elektroda používá NHE, a tím, když je elektroda Ag/AgCl s 3,33 mol/ L KCl se používá jako referenční elektroda může být vyjádřena následující rovnicí:

EN _N.HE ： Měření ORP (mV), když je jako referenční elektroda použita normální vodíková elektroda (NHE)
E ： Měření ORP (mV), když je jako referenční elektroda použita Ag/AgCl elektroda s 3,33 mol/L KCl

Další podrobnosti naleznete v části „Základy pH – elektrický potenciál referenční elektrody“. “

Pozitivní a negativní známky elektrických potenciálů

V knihách souvisejících s elektrochemií nebo analytickou chemií se příklady jako ty uvedené níže používají jako standardní oxidačně-redukční potenciály:

V některých jiných knihách jsou však kladná a záporná znaménka uvedena opačně (zejména v knihách napsaných v USA).

Příklad jako B pouze vyjadřuje reakci opačným způsobem a mezi těmito dvěma výrazy není žádný podstatný rozdíl, ale rozdíl ve způsobu použití znaků může být matoucí. V současné době se způsob použití znaku v A používá na většině míst po celém světě a my také tento způsob vyjadřování ORP.
Tato smlouva se nazývá Stockholmská úmluva Mezinárodní unie čisté a aplikované chemie (IUPAC). Zjednodušeně řečeno, značky se používají tak, že šipky ukazují směr, kterým se hlavní chemické látky mění z oxidantu na redukční činidlo.