Complex equilibria in strongly alkaline aqueous solutions containing Ca(II), Al(III) and heptagluconate ions
The interactions of sugar carboxylates with various metal ions have been extensively studied since the very beginning of the last century owing to their widespread applications in industrial processes. Two prominent members of these compounds, namely D-gluconic (GlucH) and D-hepta-gluconic acids (Hp...
Elmentve itt :
| Szerző: | |
|---|---|
| További közreműködők: | |
| Dokumentumtípus: | Disszertáció |
| Megjelent: |
2021-11-05
|
| Kulcsszavak: | heptagluconate, gluconate, aluminate, calcium, bayer, polynuclear, complexes |
| Tárgyszavak: | |
| doi: | 10.14232/phd.10951 |
| mtmt: | 32856180 |
| Online Access: | http://doktori.ek.szte.hu/10951 |
| Tartalmi kivonat: | The interactions of sugar carboxylates with various metal ions have been extensively studied since the very beginning of the last century owing to their widespread applications in industrial processes. Two prominent members of these compounds, namely D-gluconic (GlucH) and D-hepta-gluconic acids (HpglH), find application in the food industry as leavening, flavoring or fat absorption reducing agents, while their sodium salts are often utilized as metal chelators for a wide range of medical and industrial purposes. Small-molecular-weight organic substances, being common constituents of most bauxite ores, are introduced to the Bayer process upon the digestion of raw bauxite. According to the literature, they can form highly stable multinuclear complexes with Ca2+ ions in strongly alkaline medium. Thus, their presence can greatly affect the solubility of Ca(OH)2(s), which is used for NaOH recovery in the so-called recausticization process. Besides their incidental accumulation, these organic compounds sometimes are added intentionally to the process liquor to inhibit the extensive formation of undesired by-products, such as the well-known tricalcium-aluminate, by driving the reaction towards the formation of CaCO3(s). From a process optimization perspective, the interactions of sugar carboxylates with Al3+ ions should also be considered. Until now, the vast majority of previous research dealt only with complexation reactions taking place in acidic to slightly alkaline pH regime (pH < 12), which requires conventional methodology and experimentation. Based on the results reported for systems containing not only Ca2+ but also other metal ions, sugar carboxylates have a high tendency to form heteropolynuclear species, CapMqLr2p+xq–r, where M represents another tri- (Al3+, Fe3+, x = 3) or tetravalent (Th4+, x = 4) metal ion, and L stands for the ligand containing OH and COO– groups. A cukorkarboxilátok és a különféle fémionok közötti kölcsönhatásokról, ipari jelentőségük miatt, már a múlt század kezdete óta számos tanulmány születik. Ezen vegyületek két nevezetes tagját, a D-glükonsavat (GlucH) és D-heptaglükonsavat (HpglH) az élelmiszeriparban kelesztő, ízesítő vagy zsírfelszívódást csökkentő adalékként, míg nátriumsóikat a gyógyászatban és iparban fémkelátorként alkalmazzák. A kis molekulatömegű szerves vegyületek, melyek fellelhetőek a legtöbb bauxitércben, a nyers bauxit feltárása során kerülnek be a Bayer-folyamatba. A szakirodalom szerint erősen lúgos közegben nagystabilitású többmagvú fémkomplexeket alkothatnak Ca2+ -ionokkal. Ezáltal jelenlétük nagymértékben befolyásolhatja a Ca(OH)2(s) oldhatóságát, amelyet a feltáráshoz használt NaOH visszanyerésére használnak az úgynevezett rekausztifikációs folyamatban. Az előbb tárgyalt lehetséges felhalmozódásuk mellett ezeket a szerves vegyületeket néha szándékosan adagolják a zagyhoz, mivel így visszaszorítható a gyártás szempontjából nemkívánatos melléktermékek - például a jól ismert trikalcium-aluminát - képződése az egyensúly CaCO3(s) képződésének irányába való eltolása által. A folyamat optimalizálásának szempontjából fontos, hogy a cukorkarboxilátok és az Al3+ ionok kölcsönhatásait is figyelembe vegyük. A korábbi kutatások döntő többsége csak savas vagy enyhén lúgos pH-n lejátszódó (pH <12) komplexképződési reakciókkal foglalkozott, amelyek hagyományos módszertant és kísérleteket igényelnek. A Ca2+ mellett más fémionokat is tartalmazó rendszerekről közölt eredmények alapján a cukorkarboxilátok gyakran képeznek heteropolinukleáris vegyületeket, CapMqLr2p+xq– r, ahol M egy másik három (Al3+, Fe3+, x = 3) vagy négy értékű (Th4+, x = 4) fémiont, L pedig az OH és COO– csoportokat tartalmazó ligandumot jelenti. |
|---|