کلروفریک | کلرورفریک مایع | کلرید آهن

کلروفریک در حذف ذرات معلق مانند گل‌ولای، شن و ماسه، جلبک و میکروارگانیسم‌ها از آب بسیار مؤثر است. در مقایسه با بخری از روش‌های تصفیه آب مانند فیلتراسیون با غشاهای RO، این روش قیمت مقرون‌به‌صرفه‌تری دارد. با این حال باید عوامل محیط زیستی را نیز در استفاده از آن در نظر گرفت.

علاوه بر تصفیه فاضلاب، از کلرید آهن می‌توان در دستگاه تصفیه آب آشامیدنی نیز استفاده کرد. این ماده می‌تواند به حذف آلاینده‌هایی مانند آهن، منگنز، فسفر و ذرات معلق از آب کمک کند.

در این مقاله پالایه سازان فرایند توس، به معرفی این ماده و نکات مهم در رابطه با آن خواهیم پرداخت.

کلروفریک (کلرید آهن) چیست؟

کلروفریک یا کلرید آهن یک ترکیب معدنی با فرمول FeCl3 است که کاربردهای صنعتی، دارویی و آزمایشگاهی بسیاری دارد. همان طور که اشاره کردیم، در این مقاله قصد داریم به ساختار آن از نظر فیزیکی و شیمایی پرداخته و کاربرد این ترکیب معدنی در صنعت آب و فاضلاب را بررسی کنیم.

نقطه ذوب FeCl3 در مقایسه با نقطه جوش آن حدود ۳۱۵ درجه سانتی‌گراد است، نسبتاً پایین‌تر اندازه‌گیری شده است. هنگامی که کلرید آهن در آب حل می‌شود، فرایند هیدرولیز را طی می‌کند و در یک واکنش گرمازا، گرما از خود آزاد می‌کند.

در صنایع از واکنش کلر خشک با ضایعات آهن در دمای ۵۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد، این محصول تولید و تهیه می‌شود.

کلرید آهن یک ترکیب رایج از آهن و کلر است که در آن آهن دارای حالت اکسیداسیون +۳ است. به آن IUPAC کلرید آهن یا تری کلرید آهن می‌گویند.

بررسی کلروفریک در آزمایشگاه

به غیر از کلرید آهن، چندین نام رایج مانند مولیزیت (molysite) و فلورس مارتیس (flores martis) نیز برای آن استفاده می‌شود. همچنین، ممکن است در حالت خشک در رنگ‌های سیاه مایل به سبز یا بنفش ظاهر می‌شود.

در آزمایشگاه، کلروفریک معمولاً به عنوان اسید لوئیس برای انجام واکنش‌های کاتالیزوری مانند واکنش فریدل کرافت آروماتیک و کلرزنی ترکیبات آروماتیک استفاده می‌شود.

در شکل خام، کلرید آهن یک کریستال جامد مرطوب است. رنگ آن بیشتر به زاویه دید بستگی دارد. در نور منعکس شده، کریستال‌ها به رنگ سبز تیره به نظر می‌رسند. در نوع عبوری آنها قرمز بنفش خواهند بود.

از نظر واکنش و ترکیب، کلرید فریک به راحتی در مایعاتی مانند الکل‌ها، کتون‌ها، اترها، نیتریل‌ها، آمین‌ها و دی‌اکسید گوگرد مایع حل می‌شود، امّا در حلال‌های غیرقطبی مانند بنزن و هگزان به ندرت قابل حل هستند.

مشخصات شیمیایی و فیزیکی کلروفریک

ویژگی‌ها و مشخصات فیزیکی کلروفریک شامل موارد زیر می‌شوند:

• جرم مولی آن ۱۶۲.۲ گرم بر مول (بی آب) است.
• در حالت بی آب به رنگ بنفش – قرمز یا سبز – سیاه و به صورت هگزا هیدرات جامد زرد دیده می‌شود.
• محلول آبی آن به رنگ قهوه‌ای است.
• رنگ کمی از اسیدکلریدریک (HCl) دارد.
• نقطه ذوب آن در حالت بی آب ۳۰۷.۶ درجه سانتیگراد است.
• در حالت بی آب نقطه‌جوش ۳۱۶ درجه سانتیگراد نشان می‌دهد.
• در متانول و اتر دی اتیل بسیار محلول است.

و مشخصات شیمیایی آن را نیز می‌توانیم در فرمول‌های شیمیایی این ترکیب بررسی کنیم:

واکنش با اکسید آهن (III)

FeCl3 + Fe2O3 → 3FeOCl

واکنش با کلرید مس (I)

FeCl3 + CuCl → FeCl2 + CuCl2

واکنش با کلرو بنزن برای تولید کلرید آهن (II)

2FeCl3 + C6H5Cl → 2FeCl2 + C6H4Cl2 + HCl

واکنش با ترکیب آلی‌فلزی LiCH3

2FeCl3 + LiCH3 → FeCl2 + LiFeCl4 + CH3·

کلرید آهن (III) بی آب را می‌توان با واکنش آهن و کلر تهیه کرد. واکنش در زیر آمده است:

2Fe(s) + 3Cl2(g) → 2FeCl3(s)

جرم مولکولی	۱۶۲.۲ گرم بر مول
نقطه ذوب	۳۰۶ درجه سانتی‌گراد
نقطه‌جوش	۳۱۵ درجه سانتی‌گراد
بو	تند و شدید

کلروفریک مایع چیست؟

همان‌طور که اشاره کردیم، کلروفریک در حالت مایع به رنگ قهوه‌ای است. محلول آبی آن اسیدی است و pH آن بین ۰ تا ۱ تعیین شده. این ماده خورنده بود و در هنگام استفاده در صورت نداشتن لباس مناسب، می‌تواند به پوست، چشم و دستگاه تنفسی آسیب برساند.

کلرید آهن در غلظت‌های بالاتر، شش مولکول آب دارد که به آن کریستال ۶ آبی نیز گفته می‌شود و محلول آن رنگی زرد پیدا می‌کند.

شما می‌توانید با توجه به جدول کامل میزان سختی تمام آب‌ها، بررسی کنید که آیا کلرید آهن گزینه مناسبی خواهد بود یا خیر.

کاربرد کلروفریک در صنعت تصفیه آب

در تصفیه فاضلاب‌های صنعتی و بهداشتی، ذرات کوچک معلق که از فیلترها عبور می‌کنند، چالش بزرگی محسوب می‌شوند. برای حل این مشکل، از مواد منعقد کننده مانند کلرید آهن (کلروفریک) در فرایند تصفیه استفاده می‌شود.

نحوه عملکرد کلرید آهن برای تصفیه آب به این صورت خواهد بود:

• واکنش با یون هیدروکسید: پس از اضافه شدن کلرید آهن به آب، یون‌های آهن (III) با یون‌های هیدروکسید موجود در آب واکنش داده و هیدروکسید آهن (III) را تشکیل می‌دهند.
• تشکیل لخته: هیدروکسید آهن (III) که به عنوان منعقد کننده عمل می‌کند، ذرات کلوئیدی و معلق موجود در آب را به خود جذب کرده و با آنها لخته‌های بزرگی تشکیل می‌دهد.
• ته نشینی: لخته‌های ایجاد شده به دلیل وزن بیشتر، به مرور زمان ته‌نشین شده و از آب جدا می‌شوند.

میزان مصرف کلرید آهن به نوع و غلظت فاضلاب بستگی دارد و باید توسط متخصصان تعیین شود.

از کلرید آهن می‌توان در انواع آب استفاده کرد. هر چند باید هزینه استفاده از آن برآورد کرده و سپس این روش را انتخاب کنید. ممکن است در شرایطی میکروفیلتراسیون بهتر باشد. میکروفیلتراسیون چیست؟ روندی است که در آن ذرات در سطح میکرو از مایع پاک می‌شوند.

مزایای کاربرد کلروفریک در صنعت آب و فاضلاب

به‌کارگیری کلرید آهن در صنعت آب به صورت مایع یا جامد مزایای را به همراه دارد:

• راندمان بالا: کلرید آهن در لخته‌سازی و حذف ذرات معلق بسیار مؤثر است.
• قیمت مناسب: در مقایسه با سایر منعقدکننده‌ها، قیمت مقرون‌به‌صرفه‌ای دارد.
• کاربرد گسترده: می‌توان از آن برای تصفیه فاضلاب‌های مختلف صنعتی و بهداشتی استفاده کرد.
• سهولت استفاده: فرایند استفاده از آن ساده و قابل کنترل است.

سخن پایانی

از کلرید آهن می‌توان در دستگاه‌های تصفیه آب خانگی و صنعتی استفاده کرد. کلرید آهن در آب حل شده و سپس با یون‌های هیدروکسید موجود در آب واکنش می‌دهد و هیدروکسید آهن را تشکیل می‌دهد. این ترکیب به عنوان یک ماده منعقد کننده عمل کرده و ذرات معلق و کلوئیدی آب را از بین می‌برد.

با این حال همان طور که در این مقاله پالایه سازان فرایند توس نیز بیان کردیم، انتخاب آن باید با توجه به نوع و کیفیت آب، میزان آلاینده‌ها و هزینه صورت گیرد. برای اطلاعات بیشتر در این زمینه با کارشناسان ما در ارتباط باشید.

سؤال‌های متداول

کلرید آهن (III) در آب حل می‌شود؟

بله کلرید آهن در آب حل شده و محلولی قهوه‌ای ایجاد می‌کند. همچنین در متانول، اتر دی اتیل نیز به خوبی حل می‌شود.

قیمت کلروفریک چقدر است؟

قیمت آن با توجه به حجم، نوع (مایع یا جامد) و نوسانات بازار مشخص می‌شود.