سولفات آلومینیوم چیست؟ کاربرد آلومینیوم سولفات
محتوا
سولفات آلومینیوم چیست؟
سولفات آلومینیوم(aluminium-sulfate) که به نام زاج سفید هم شناخته میشود یکی از دومین ترکیبات پرمصرف جهان به شمار می‌رود. سولفات آلومینیوم قابلیت انحلال در آب را دارد و در اتانول به هیچ عنوان حل نخواهد شد و زمانی که با آب ترکیب شود یا آب را جذب خود کند، ph آن به کمتر از 2 خواهد رسید.
شکل ظاهری سولفات آلومینیوم به صورت کریستال‌های جامد و سفید رنگ است و به دلیل داشتن خاصیت اسیدی عطر و طعم تند و تیزی دارد. سولفات آلومینیوم به دو نوع مختلف تقسیم میشود:
نوع یک: به صورت کریستال‌های سفید رنگ بوده و غلظت آهن آن کمتر از 0.5 است.
نوع دوم: به صورت کریستال‌های قهوه‌ای رنگ بوده و غلظت آهن آن کمتر از 1.5 بوده است.
سولفات آلومینیوم Aluminium sulfate یک نمک معدنی از خانواده سولفاتها با فرمول Al2(SO4)3 است. مادهای محلول در آب است و عمدتاً به عنوان منعقدکننده در تصفیه آب آشامیدنی و واحدهای تصفیه پساب و همچنین در تولید کاغذ استفاده میشود. سولفات آلومینیم انیدر یا بدون آب به صورت کانه معدنی میلوسویچیت در محیطهای آتشفشانی و سوزاندن زباله های معدن ذغال سنگ موجود است.
سولفات آلومینیوم شکلهای آبدار مختلف دارد که سولفات آلومینیوم شانزده آبه با فرمول Al2(SO4)3.16H2O و سولفات آلومینیوم هجده آبه با فرمول Al2(SO4)3.18H2O رایجترین هستند. سولفات آلومینیوم هفده آبه با فرمول [Al(H2O)6]2(SO4)3.5H2O در طبیعت به صورت کانه آلونوژن اتفاق میافتد. اگرچه آلوم به نمکهای مضاعف با فرمول عمومی XAl(SO4)2.12H2O که X کاتیون یک ظرفیتی مانند پتاسیم یا سدیم است، گفته میشود ولی سولفات آلومینیوم نیز در برخی صنایع به آلوم معروف است.
مطابق نامگذاری اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی یا آیوپاک، آلومینیوم سولفات نامیده میشود. ولی با نامهای کیک آلوم، آلوم صافی، آلوم کاغذسازی، نمک آلومینیوم، آلوم و سولفات آلومینیوم نیز شناخته میشود. در بازار بیشتر به آلوم یا زاج سفید و سولفات آلومینیوم معروف است و با شماره CAS 3-01-10043 ثبت شده است.
خواص فیزیکی و شیمیایی سولفات آلومینیوم
جامدی سفید به شکل بلوری و جاذب آب است. سولفات آلومینیوم انیدر یا خشک دارای جرم مولکولی 15/342 گرم بر مول، دانسیته 672/2 گرم بر سانتیمتر مکعب و دمای ذوب 770 درجه سانتیگراد است. سولفات آلومینیوم هجده آبه یا اُکتادکاهیدرات دارای جرم مولکولی 44/666 گرم بر مول، دانسیته 62/1 گرم بر سانتیمتر مکعب و دمای ذوب 5/86 درجه سانتیگراد است. سولفات آلومینیوم در دمای محیط حدود 364 گرم بر یک لیتر آب حل میشود. در اسیدهای معدنی نیز حل شده و در اتانول و متانول کمی حل میشود.
انواع سولفات آلومینیوم
سولفات آلومینیوم آزمایشگاهی:
سولفات آلومینیوم انیدر و هجده آبه با خلوص آزمایشگاهی در بسته بندی 250 و 500 گرمی و 1 و 2 کیلوگرمی از سازنده های معتبر خارجی و داخلی در بازار وجود دارد.
سولفات آلومینیوم صنعتی جامد:
سولفات آلومینیم صنعتی به دو شکل جامد و مایع در بازار وجود دارد. سولفات آلومینیوم جامد به صورت پودر دانهبندی شده 100 مش یا دانه بندیهای دیگر در کیسه های 25، 30، 40 و 50 کیلوگرمی و با پالتهای بزرگ در بازار وجود دارد.
سولفات آلومینیوم صنعتی مایع:
محلول سولفات آلومینیوم برای مصرف در تصفیه آب و پساب، فرآیند رنگرزی کاغذ و پارچه به عنوان تثبیت کننده رنگ و در واحد های تولید و بازیافت کاغذ، در بازار موجود است.
مشخصات فنی سولفات آلومینیوم
| نام ماده شیمیایی | سولفات آلومینیوم_ Aluminium sulfate |
| فرمول شیمیایی | Al2(SO4)3 |
| نقطه ذوب | 770 °C |
| چگالی | 2.67 g/cm³ |
| جرم مولی | 342.15 g/mol |
کاربردهای سولفات آلومینیوم
سولفات آلومینیوم دو مصرف عمده دارد. حدود دو سوم آن در صنایع خمیر کاغذ و کاغذسازی استفاده میشود. یک سوم باقیمانده در صنایع تصفیه آب، به عنوان لخته کننده، تنظیم pH و حذف باکتریها استفاده میشود. این ماده با سود برای ایجاد رسوب هیدروکسید آلومینیم واکنش داده و ناخالصی های آب را ته نشین میکند.
آلومینیوم سولفات در تصفیه آب و پساب:
یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین استفاده‌ها از سولفات آلومینیوم در آب استخرها، تصفیه‌خانه‌ها و استخرهای پرورش ماهی است. اما میزان و درصد استفاده بسیار متفاوت است، برای استفاده از این سولفات در آب بهتر است آن را کاملا پودر کرده و از نوع سولفات آلومینیوم 17 درصد استفاده شود با اضافه کردن این مواد به آب آشامیدنی میتوان در کنار آن از مواد دیگری چون کلر، آهنگ هیدراته و …. استفاده کرد.
سولفات آلومینیوم برای آب یک مواد منعقدکننده است که با سنگین کردن آب باعث میشود تا مواد زائد و اضافی ته نشین شوند و آب سالم و بدون مواد زائد از طریق لوله‌کشی برای مصرف به خانه‌ها برسد.
در تصفیه آب سولفات آلومینیوم باعث انعقاد ناخالصیها و تهنشینی آنها شده که توسط صافی حذف میشوند. از خاصیت لخته سازی سولفات آلومینیوم برای شفاف کردن آب استخرها نیز استفاده میشود.
آلومینیوم سولفات در صنعت رنگرزی:
در رنگرزی و چاپ بر روی لباس، رسوب ژلاتینی حاصل از سولفات آلومینیوم به ثبات رنگ بر روی الیاف لباس از طریق غیر محلول کردن رنگینه ها، کمک میکند. سولفات آلومینیوم به عنوان تثبیت کننده در فرآیند رنگرزی استفاده میشود.
کاربرد سولفات آلومینیوم در کشاورزی:
از سولفات آلومینیوم در کشاورزی برای کاهش pH خاک باغات و زمینهای زراعی استفاده میشود.
آلومینیوم سولفات در صنایع آرایش- بهداشتی:
به علت خاصیت ضدباکتری سولفات آلومینیوم، از آن در تولید برخی از مواد ضدتعریق استفاده می شود. همچنین، از سولفات آلومینیوم به عنوان عامل منقبض کننده در کالاهای بندآور خون برای جلوگیری از خونریزی بریدگیهای کوچک استفاده میشود.
سولفات آلومینیوم در صنعت ساختمانی:
از سولفات آلومینیوم به عنوان عامل کاهنده آب بتن و بهبوددهنده بتن استفاده میشود.
آلومینیوم سولفات در آتشنشانی:
از سولفات آلومینیوم به عنوان عامل کفکننده در فومهای آتشنشانی استفاده میشود.
کاربرد آلومینیوم سولفات در ضدمیکروب:
از سولفات آلومینیوم برای کنترل رشد جلبک، در استخرها، دریاچه ها و آبراهها استفاده میشود.
آلومینیوم سولفات در دباغی:
سولفات آلومینیوم در فرآیند دباغی و تولید چرم استفاده میشود.
آلومینیوم سولفات در صنایع کود:
از سولفات آلومینیوم در کودهای شیمیایی ریزمغذی استفاده میشود.
آلومینیوم سولفات در صنایع شوینده:
برای تولید برخی صابونها و مواد شوینده بهداشتی از سولفات آلومینیوم استفاده میشود.
آلومینیوم سولفات در کاتالیزورها:
از سولفات آلومینیوم به عنوان کاتالیزور در برخی صنایع شیمیایی استفاده میشود.
سایرکاربرد های سولفات آلومینیوم
- منعقد کننده مواد زائد در آب
- قابل استفاده در بخش کشاورزی و تولید کودهای شیمیایی
- قابل استفاده در بخش دارویی و درمانی
- یکی از پرکاربردترین مواد اولیه در ساخت مصالح ساختمانی
- قابل استفاده در ساخت و تولید کاغذ و جوهر
- قابل استفاده در صنعت چرم دوزی
روش تولید سولفات آلومینیوم
برای تولید سولفات آلومینیوم ابتدا در یک فرآیند دو ماده بوکسیت معدنی و سولفوریک اسید سنتز خواهند شد و در طی یک فرآیند خنثی سازی سولفات آلومینیوم آزاد خواهد شد، در ادامه اسید سولفوریک با آلومینیوم مجدد واکنش می‌دهد تا سولفات آمونیوم تشکیل شود و مولکول هیدروژن آزاد میشود.
از واکنش هیدروکسید آلومینیوم رسوب شده سولفوریک اسید به وجود می‌آید. بعد از آن، ماده به دست آمده را خشک کرده و به حالت کریستالی درمی‌آورند. این کریستال‌های به دست آمده همان زاج سفید است.
در ادامه تمام واکنش‌های ساخت سولفات آلومینیوم عنوان شده است:
Al 2 O 3 + H 2 SO 4 ———> Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2 O
2Al (OH) 3 + 3 H 2 SO 4 + 12 H 2 O ———> Al 2 (SO 4) 3 .18 H 2 O
2Al + 3 H 2 SO 4> -> Al 2 (SO 4) 3 + 3 H 2
2Al(OH)3+3H2SO4 → Al2(SO4)3+6H2O
آلوم یا سولفات آلومینیم هجده آبه جزء 50 قلم مواد شیمیایی پرمصرف جهان است که در برخی صنایع، بسیار حائز اهمیت است. این ماده در مقیاس صنعتی از اکسید آلومینیم یا آلومینا یا بوکسیت تولید شده و برای آن میتوان از سنگ معدن خام استفاده کرد. مخلوط سنگ معدن با اسید سولفوریک در دمای 105 الی 110 درجه سانتیگراد به مدت 15 الی 20 ساعت حرارت داده میشود. بعد از صاف کردن آب، با تبخیر رطوبت باقیمانده، محصولی به صورت پودر سفید حاصل میشود.
Al2O3.2H2O + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 5H2O
بازار جهانی سولفات آلومینیوم
بازار جهانی سولفات آلومینیوم در سال 2018 به حدود 1 میلیارد دلار بوده و برای آن در بازه 2016 الی 2026 افزایشی با رشد 3% پیشبینی شده است.
نگهداری و انبارداری سولفات آلومینیوم
برای نگهداری و انتقال محلول سولفات آلومینیوم از ظروف و اتصالات مقاوم در برابر خوردگی از جنس مواد پلاستیکی، فایبرگلاس، فولاد زنگ نزن یا استیل استفاده میشود. سولفات آلومینیوم باید در محل خشک و خنک و درون بسته بندی دوجداره نگهداری شود و با سایر مواد مخلوط نشود.
نکات ایمنی استفاده از سولفات آلومینیوم
سولفات آلومینیوم به شدت اسیدی است و وقتی در آب حل شود محلول اسیدی با pH کمتر از 2 ایجاد میشود. تماس این محلول با پوست باعث سوختگی شیمیایی و در تماس با فلزات سبب خوردگی آنها میشود. خوردن یا تنفس سولفات آلومینیوم خطرناک است و تنفس باعث سرفه و مشکلات ریوی میشود. تماس آن با چشم یا پوست باعث سوزش، خارش، قرمزی و درد میشود.
سولفات آلومینیوم در دما های بالا، مخصوصا در ایام زمستان ممکن است باعث انفجار و حادثه در نتیجه آسیب به تانکر و کشتی ها شود و خسارات عظیمی ایجاد کند.
مواد شیمیایی مانند سولفات آلومینیوم معمولا گازدار اند و یا بخار ایجاد می کنند که این باعث می شود به درختان و گیاهان آسیب برسد.
آلومینیوم یکی از ترکیبات پرمصرف در بخش صنعت و شیمی است. اگر این ترکیب دو بار در معرض اکسید شدن قرار بگیرد سولفات آلومینیوم به وجود می‌آید.
از تماس با چشم و پوست دست جلوگیری شود.
به دلیل اسیدی بودن سولفات آلومینیوم از استنشاق گاز آن به شدت جلوگیری کنید.
در صورت تماس با پوست دست با استفاده از مواد شوینده و آب محل مورد نظر را بشوئید.
