آلومینیوم سولفات

آلومینیوم سولفات

1-مقدمه

سولفات آلومینیوم نمکی با فرمول Al2 (SO4) 3 می باشد که با نام های کیک آلوم, فیلتر آلوم و آلوم کاغذ ساز نیز شناخته می شود. این نمک محلول در آب است و عمدتاً به عنوان عامل انعقاد یا لخته شدن (که باعث برخورد ذرات با بار خنثی به یکدیگر می شود) در تصفیه آب آشامیدنی وفاضلاب و همچنین در تولید کاغذ استفاده می شود.

شکل بدون آب این نمک به طور طبیعی به عنوان ماده معدنی کمیاب میلیوسویچیت (millosevichite) وجود دارد و در در محیط های آتشفشانی و در محل سوزاندن پسماندهای معادن زغال سنگ یافت می شود. نمک بدون آب سولفات آلومینیوم به ندرت ممکن است وجود داشته باشد. تعداد مولکول های آب همراه یا هیدرات های این نمک متعدد می باشد که هگزادکا هیدرات Al2 (SO4) 3 · 16H2O و اکتادکا هیدرات Al2 (SO4) 3 · 18H2O رایج ترین آنها هستند. هپتادکا هیدرات ، که فرمول آن می تواند به صورت  [Al (H2O) 6] 2 (SO4) 3 · 5H2O نوشته شود ، به طور طبیعی به عنوان آلونوژن معدنی تشکیل می شود. سولفات آلومینیوم گاهی در صنایع خاص، زاج نامیده می شود. با این حال ، نام "زاج" بیشتر و به طور مناسب برای هر نمک سولفات دوگانه با فرمول عمومی XAl (SO4) 2 · 12H2O استفاده می شود ، جایی که X یک کاتیون تک ظرفیتی مانند پتاسیم یا آمونیوم است.

2-تاریخچه

شاید به درستی اولین مورد استفاده از این ماده مشخص نباشد, اما سولفات آلومینیوم در قرن 19 به یک محصول صنعتی تبدیل شد.که از واکنش بوکسیت یا خاک رس چینی با اسید سولفوریک ساخته شد.

3-کاربردها

1-3-صنایع غذایی

در برخی موارد از این ماده در صنایع غذایی به عنوان عامل قوام دهنده استفاده می شود و به عنوان یک ماده ی غذایی، شماره E520 را دریافت کرده است و در خوراک دام نیز به عنوان یک آنتی باکتری استفاده می شود.

2-3-واکسن

این ماده یک ترکیب مکمل در ساخت واکسن است و "با تسهیل انتشار آهسته آنتی ژن از واکسن تزریق شده در محل تلقیح" سبب انتشار بهتر و سریع تر ماده موثره ی واکسن در بدن می شود.

3-3-تصفیه آب

سولفات آلومینیوم در تصفیه آب استفاده می شود و باعث می شود که ناخالصی های معلق به ذرات بزرگتر تبدیل شده و منعقد شده (لخته شوند) و سپس به راحتی در ته ظرف ته نشین شوند (یا فیلتر شوند). این فرآیند انعقاد یا لخته شدن نامیده می شود. تحقیقات نشان می دهد که در استرالیا ، سولفات آلومینیوم که از این طریق در تصفیه آب آشامیدنی استفاده می شود ، منبع اصلی گاز سولفید هیدروژن در سیستم های فاضلاب بهداشتی است.(این گاز خطرناک است و ممکن است سبب حادثه شود.)

4-3-رنگ

سولفات آلومینیوم هنگامی که در مقدار زیادی آب خنثی یا کمی قلیایی حل می شود ، رسوب ژلاتینی هیدروکسید آلومینیوم ، Al (OH) 3 را ایجاد می کند. در رنگرزی و چاپ پارچه ، رسوب ژلاتینی با غیرقابل حل شدن رنگدانه به چسبندگی رنگ به الیاف لباس کمک می کند.

5-3-کشاورزی

سولفات آلومینیوم گاهی اوقات برای کاهش pH خاک  استفاده می شود ، زیرا با آبیاری خاک و هیدرولیز شدن آلومینیوم سولفات, رسوب هیدروکسید آلومینیوم و محلول رقیق سولفوریک اسید تشکیل شود. که اسید ایجاد شده خاک قلیایی را خنثی می کند. با اضافه شدن سولفات آلومینیوم به خاک , pH خاک کاهش م یابد و این به نوبه خود می تواند منجر به تغییر رنگ محصولات حساس به pH شود. زیرا آلومینیوم عنصری است که رنگ گل ها را آبی می کند. در pH بالاتر ، آلومینیوم در دسترس گیاه نیست و رنگ متفاوت می شود.

6-3-ساختمان سازی

در صنعت ساختمان ، از آلومینیوم سولفات به عنوان عایق رطوبتی و ماده ی تسریع کننده در بتن استفاده می شود.

 
7-3-اتفا حریق

یکی دیگر از موارد استفاده از این نمک به عنوان ماده ی اتفا حریق در کپسول های آتش نشانی است که پایین تر به آن بیشتر اشاره شده است.

4-واکنش ها

1-4-آلومینیوم سولفات استات (سولفاستات)

از مخلوط کردن تری استات آلومینیوم و سولفات آلومینیوم می توان سولفات استات آلومینیوم  تهیه کرد ، محصول تشکیل شده با مقداری استات سرب II) ) تعیین و مشخص می شود.

2-4-نمک های هیدراته مختلف

 هنگامی که این ماده بین 580 تا 900 درجه سانتی گراد گرم می شود ، این به γ-آلومینا و گوگرد تری اکسید تجزیه می شود. این ترکیب با آب باعث تشکیل نمک های هیدراته از ترکیبات مختلف می شود.

3-4-اتفا حریق (تولید گاز)

در واکنش کاربردی دیگری, سولفات آلومینیوم با بی کربنات سدیم که به آن تثبیت کننده فوم اضافه شده است واکنش نشان می دهد و دی اکسید کربن را برای کفهای اطفاء حریق تولید می کند:

5-روش تولید

1-5- تولید آزمایشگاهی

سولفات آلومینیوم را می توان با افزودن هیدروکسید آلومینیوم ( Al (OH) 3 ) به اسید سولفوریک ( H2SO4 ) سنتز نمود:

یا با حرارت دادن فلز آلومینیوم در محلول اسید سولفوریک این ماده سنتز می شود:

2-5- شیست های آلوم

شیست های زاج که در تولید سولفات آلومینیوم استفاده می شوند ، مخلوطی از پیریت آهن ، سیلیکات آلومینیوم و مواد قیری مختلف هستند و در بلژیک و اسکاتلند یافت می شوند. این ترکیبات یا حرارت داده می شوند و یا در معرض هوازدگی در جو اتمسفر قرار می گیرند. در فرآیند برشته شدن و حرارت دهی ، اسید سولفوریک تشکیل می شود و بر روی سطح خاک رس واکنش را پیش می برد و سولفات آلومینیوم را تشکیل می دهد ، شرایط مشابهی در هنگام هوازدگی نیز ایجاد می شود. این محصول به طور سیستماتیک با آب استخراج می شود و محلول سولفات آلومینیوم تهیه می شود. این محلول اجازه دارد مدتی ساکن بماند (به منظور جدا شدن سولفات کلسیم و سولفات آهن (III) ) و سپس تبخیر شود تا زمانی که سولفات آهنII) ) در فرایند سرد شدن متبلور شود . محصول نهایی ما یعنی سولفات آلومینیوم به صورت خالص به دست آید.

3-5- خاک رس یا بوکسیت

در تهیه سولفات آلومینیوم از طریق خاک رس یا بوکسیت ، ابتدا مواد را به آرامی کلسینه می کنند ، سپس با اسید سولفوریک و آب مخلوط کرده و به تدریج تا نقطه ی جوش حرارت می دهند. در صورت استفاده از اسید غلیظ به طور کلی گرمای خارجی لازم نیست زیرا تشکیل سولفات آلومینیوم گرمازا است. سپس اجازه می دهند مدتی بماند و محلول شفاف که حاوی محصول مورد نظر ما می باشد, جداسازی می شود.

4-5- کرایولیت

وقتی از کرایولیت به عنوان سنگ معدن استفاده می شود ، این ماده با کربنات کلسیم مخلوط شده و گرم می شود. با این روش ، آلومینات سدیم تشکیل می شود. سپس با آب استخراج  شده و یا توسط بی کربنات سدیم و یا با عبور جریان گاز دی اکسید کربن از محلول, ته نشین می شود. سپس رسوب در اسید سولفوریک حل می شود و آلومینیوم سولفات به دست می آید.

6-تحقیقات جدید

همانطور که در بالا اشاره شد, یکی از کاربردهای آلومینیوم سولفات, استفاده از آن در تصفیه ی آب و فاضلاب می باشد. در همین زمینه و به صورت تخصصی تر و کاربردی، پژوهشی تحت عنوان "بررسی و مقایسه عملکرد سولفات آلومینیوم و پلی آلومینیم کلراید PAC) ) در تصفیه فاضلاب صنعت روغن کشی زیتون" در نشریه ی طلوع بهداشت به چاپ رسیده است.

7-روش نگهداری

با توجه به جذب آب توسط این ماده و تبدیل آن به نمک های هیدراته با تعداد مولکول های آب متفاوت, استفاده از نم گیرها در محل نگهداری این ماده دارای اهمیت است. همچنین مهر و موم شدن درب ظرف جهت جلوگیری از ورود آب به آن از دیگر نکات مهم می باشد.

8-ایمنی

این ماده دارای واکنش پذیری نسبتا کم می باشد و خطر اشتعال پذیری پایینی دارد. تنها در صورت استفاده از مقادیر به شدت بالای آن به صورت استنشاق و یا بلعیدن, می تواند سبب بروز مسمومیت و یا تنگی نفس شود و در آینده سبب پوکی استخوان ها گردد.