ام اس دی اس سولفات آلومینیوم

سولفات آلومینیوم

سولفات آلومینیوم (Aluminium sulfate) یک ماده شیمیایی سفید رنگ با فرمول شیمیایی Al₂(SO₄)₃ است که به صورت مایع و یا پودر کریستالی یافت شده و اغلب با خلوص 17 درصد مورد استفاده قرار می گیرد. آلوم، کیک آلوم، زاج سفید سنتی، زاج آلوم، زاج آلومینیوم، زاج عطاری، زاج سفید عطاری، نمک آلومینیوم، آلومینیوم تری سولفات و آیوپاک هگزا دکا هیدرات از جمله عناوین دیگری هستند که سولفات آلومینیوم با آن ها شناخته شده است. این ماده از جمله ترکیبات مهم آلومینیوم است که قدرت منعقد کنندگی و جذب آب بالایی داشته و در حذف کامل ترکیبات کارایی بالایی از خود نشان داده است.

 

سولفات آلومینیوم به عنوان یک ماده منعقد کننده، در هوا پایدار و در آب کاملا محلول است. در عوض، انحلال آن در الکل و محلول های الکلی به میزان بسیار کم و محدود انجام می شود. سولفات آلومینیوم ماده ای غیر فرار، قابل اشتعال و غیر سمی با جرم مولکولی 342.15 گرم بر مول، دانسیته اتمی 2.67 گرم بر سانتی متر مکعب، نقطه ذوب 770 درجه سانتی گراد و نقطه جوش 330 درجه سانتی گراد بوده و فشار بخار آن اساسا صفر است.

ویژگی های سولفات آلومینیوم

• به رنگ سفید کریستالی، نباتی یا گردویی
• قدرت جذب بالای آب از محیط اطراف
• قابل انحلال در آب
• نامحلول در الکل
• خنثی کننده شار الکتریکی
• کارایی بالا در حذف کامل ترکیبات
• حذف کربن آلی محلول (DOC)
• حذف کننده ذرات رنگی
• اسید قوی
• قابل سوختن اما غیر قابل اشتعال
• غیر فرار
• منعقد کننده
• بدون بو
• دارای طعم شیرین و تند و تیز

سولفات آلومینیوم خاصیت اسیدی فوق العاده بالایی دارد، تا حدی که بر اثر ترکیب آن با آب، قدرت اسیدی سولفات آلومینیوم فعال شده و PH آن به کمتر از 2 می رسد. به این ترتیب می تواند باعث سوختگی شیمیایی و یا حتی خوردگی فلزات شود.

انواع سولفات آلومینیوم

به طور کلی سولفات آلومینیوم به دو نوع A و B دسته بندی می شود. سولفات آلومینیوم نوع A از مواد جامد سفید رنگ با غلظت آهن کمتر از 0.05% تشکیل شده است. این در حالی است که سولفات آلومینیوم نوع B را مواد جامد قهوه ای رنگی تشکیل داده اند که غلظت آهن آن ها کمتر از 1.5% می باشد.

8 کاربرد سولفات آلومینیوم در صنایع مختلف

 

سولفات آلومینیوم به شکلی گسترده در صنایع مختلف کاربرد دارد. تصفیه آب، صنایع سلولزی و تولید کاغذ، تولید و تصفیه فلز روی، داروسازی، تولید کود کشاورزی، تهیه و تولید گلیسیرین، تولید شکر، چرم سازی، تهیه و تولید کاتالیست های شیمیایی، تولید رزین های آلومینیومی و … تنها گوشه ای از کاربردهای سولفات آلومینیوم در صنایع مختلف می باشد.

از جمله اصلی ترین موارد مصرف این ماده شیمیایی در محیط های صنعتی می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1. سولفات آلومینیوم برای تصفیه آب و فاضلاب

اولین و مهم ترین کاربرد سولفات آلومینیوم در صنعت، فرایند تصفیه آب آشامیدنی، آب و پساب های صنعتی و فاضلابی می باشد. این ماده خاصیت منعقد کنندگی بسیار بالایی دارد که موجب شده است تا در چنین مواردی برای ایجاد رسوب و ته نشین کردن حدود 99% از مواد اضافی کاربرد داشته باشد. در واقع با اضافه کردن سولفات آلومینیوم به آب تصفیه نشده، ناخالصی های موجود در آب به یکدیگر می چسبند. در این حالت به اصطلاح گفته می شود که این ناخالصی ها منعقد شده اند. با گذشت مدت زمان نه چندان طولانی، تجمع این ناخالصی ها بیشتر شده و ذرات بزرگ تری را تشکیل می دهند. به این ترتیب در فرایند تصفیه آب، ناخالصی ها راحت تر تشخیص داده می شوند. از آن جا که در مسیر فرایند تصفیه آب، فیلترهای متعددی جایگذاری شده است، این ذرات در فیلترها گیر کرده و از آب جدا می شوند. نکته قابل توجه این است که همواره باید میزان سولفات آلومینیوم به کار رفته در تصفیه آب اندازه گیری شود تا از حد استاندارد تجاوز نکند. در غیر این صورت، به عنوان آلودگی شناخته شده و نتیجه کار را بی اثر می کند.

2. کاربرد سولفات آلومینیوم در کاغذ سازی

استفاده از این ماده در تولید کاغذ، به آن استحکام و براقیت بیشتری می بخشد. با توجه به این که سولفات آلومینیوم یک ماده شیمیایی با قدرت منعقدکنندگی بسیار بالا می باشد، می تواند ذرات مختلف موجود در خمیر کاغذ را به خوبی به یکدیگر متصل کرده و در کنار هم ثابت نگه دارد. به این ترتیب نیروی جاذبه میان الیاف ها افزایش یافته و کاغذهای تولید شده از استحکام و مقاومت بیشتری برخوردار خواهند بود. جذب آلودگی های یونی موجود در خمیر کاغذ و محافظت از الیاف، فیبرها و رنگدانه ها نیز از جمله موارد کاربرد سولفات آلومینیوم در کاغذ سازی می باشد.

3. سولفات آلومینیوم و کشاورزی

PH خاک بیانگر میزان اسیدی یا بازی بودن آن است. این نکته یکی از مهم ترین مشخصه هایی است که باید حتما پیش از کشت محصول و کاشت گیاهان، مورد ارزیابی قرار بگیرد. برخی از گیاهان تنها در PH خاصی قدرت رشد دارند. برخی دیگر نیز بسته به اسیدی یا بازی بودن خاک، تغییرات ظاهری خواهند داشت. شناخت PH مناسب خاک برای رشد هر گیاه و ارزیابی خاک پیش از انجام کار، یکی از مهم ترین مواردی است که باید حتما در صنعت کشاورزی مورد توجه قرار بگیرد.

سولفات آلومینیوم خواصی دارد که می تواند PH خاک را تغییر داده و شرایط را برای کشت محصول یا رشد گیاهان خاص فراهم سازد. تا کنون تحقیقات متعددی در این باره توسط دانشمندان انجام شده است. نتایج این تحقیقات حاکی از آن است که بر اثر هیدرولیز شدن سولفات آلومینیوم، رسوبات آلومینیوم هیدروکسید ایجاد می شود. در نتیجه این کار، محلول رقیق اسید سولفوریک به دست می آید که می تواند PH خاک را کاهش داده و به آن خاصیت اسیدی بیشتری ببخشد.

با توجه به این نکته، اغلب کشاورزان برای کاهش PH خاک زمین کشاورزی خود و در نتیجه اسیدی تر شدن آن، مقداری سولفات آلومینیوم به آن اضافه می کنند.

4. کاربرد سولفات آلومینیوم در رنگرزی نساجی

ثابت ماندن رنگ و نقش ایجاد شده روی پارچه ها و حتی دوام چاپ نوشته روی لباس، یکی از مهم ترین ویژگی هایی است که کیفیت عملکرد رنگرزی پارچه را نشان می دهد. از این رو افراد فعال در صنعت رنگرزی و نساجی همواره به دنبال راهکارهایی هستند که در این مسیر به آن ها کمک نماید. استفاده از رسوب ژلاتینی یکی از روش هایی است که برای ثبات بیشتر و بهتر رنگ و طرح روی الیاف پارچه مورد استفاده قرار می گیرد. این رسوب ژلاتینی اغلب از طریق انحلال سولفات آلومینیوم در مقدار زیادی آب به دست می آید. با این کار، رسوب هیدروکسید آلومینیوم تولید می شود که خاصیت ژلاتینی نسبتا بالایی دارد. این ماده همان رسوب ژلاتینی است که در صنعت رنگرزی نساجی مورد استفاده قرار گرفته و به دوام بیشتر رنگ و چاپ روی پارچه کمک می کند. همچنین طی فرایند رنگرزی نیز از این ماده به طور مستقیم استفاده می شود.

در چرم سازی نیز برای ساخت چرم در ابتدا پوست حیوانات دباغی شده و سپس با مواد شیمیایی ترمیم می شود. سولفات آلومینیوم، سدیم کلرید، آرد و سدیم کربنات از جمله موادی هستند که در این پروسه روی پوست مورد استفاده قرار می گیرند.

5. نقش سولفات آلومینیوم در صنعت ساخت و ساز

این ماده حتی در ساختمان سازی نیز کاربرد دارد. با اضافه کردن این ماده به بتن، فرایند تنظیم بتن سریع تر انجام شده و به تعادل می رسد. همچنین این کار به ضدآب ساختن ساختمان ها نیز کمک می کند.

6. استفاده از سولفات آلومینیوم در صنعت آرایشی و بهداشتی

آلوم خاصیت آنتی باکتریالی قوی دارد. همین نکته موجب شده است تا در تولید محصولات آرایشی و بهداشتی کاربرد فراوان داشته باشد. اغلب این محصولات، به ویژه محصولات بهداشتی نظیر دئودورانت ها، اسپری های خوشبو کننده بدن، محصولات ضد تعریق و …، خاصیت آنتی باکتریالی دارند. از طرف دیگر، سولفات آلومینیوم خاصیت آنتی باکتریالی بالایی دارد که موجب شده تا در این صنعت کاربرد فراوان داشته و برای تولید محصولات آرایشی و بهداشتی مورد استفاده قرار بگیرد.

علاوه بر این، این ماده قابلیت منقبض کنندگی داشته و به عنوان انعقاد کننده خون نیز کاربرد دارد. از این رو برای انعقاد خون و جلوگیری از خونریزی بیشتر، در محل بریدگی های کوچک و سطحی استفاده می شود.

7. سولفات آلومینیوم در صنایع غذایی

استفاده به عنوان عامل خمیری کردن مخلوط کیک، بستن و سفت کردن خمیر، شفاف کردن نوشیدنی های سبک، کنترل سطح PH در چغندر، گوجه فرنگی و سایر سبزیجات، تصفیه آب چغندر قندی و … از جمله موارد کاربرد این ماده در صنایع غذایی می باشد.

8. سایر کاربردهای این ماده

علاوه بر موارد ذکر شده، سولفات آلومینیوم در موقعیت های دیگری نیز مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از دیگر موارد کاربرد سولفات آلومینیوم عبارت است از:

• در داروسازی برای تسکین و از بین بردن درد
• تهیه قطره های آلومینیوم استات
• رنگ آمیزی چرم خالص
• فوم آتش نشانی
• تولید نمک و صابون های آلومینیوم دار و ژل ها
• تولید اتان به عنوان کاتالیست
• تولید گلیسیرین
• افزودنی و بهبود دهنده برای ضد آب کردن بتن
• تولید فوم گچ در صنایع ساختمانی
• تولید جوش شیرین
• به عنوان مواد خام دارویی
• برای سفید کنندگی روغن
• چربی زدایی و بو زدایی
• تولید رزین های آلومینیومی
• نگهدارنده جوهر
• کاربرد در ساخت کود
• ماده افزودنی برای تولید چسب، رنگ، درزگیر و محصولات تمیزکننده و مراقبت از مبلمان

تولید سولفات آلومینیوم

 

سولفات آلومینیوم به صورت ساده و یا نمک مضاعف با پتاسیم، آمونیوم یا سدیم تولید می شود. به طور کلی دو واکنش اصلی برای تولید این ماده وجود دارد:

1. واکنش میان اسید سولفوریک و محلول آبدار حاوی هیدروکسید آلومینیوم (محلول آلومینا)
2. گرم کردن آلومینیوم فلزیدر محلول سولفوریک اسید

واکنش اول، باید در شرایط خاصی انجام شود. این واکنش باید در محفظه مخصوص، به صورت پیوسته، تحت فشار معین و در دمای 225 تا 260 درجه فانهایت انجام پذیرد. با عبور این دو ماده از محفظه واکنش به مدت 5 تا 45 دقیقه، 78 الی 100 درصد از واکنش تکمیل می شود. پس از این مرحله، واکنش دهنده ها در یک میکسر با مسیر مارپیچ تغییر جهت دهنده قرار گرفته و با هم مخلوط می شوند. در نتیجه ترکیب شدن این مواد با هم، سولفات آلومینیوم به دست می آید.

2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O

واکنش دوم، شامل حرارت دادن فلز آلومینیوم در محلول اسید سولفوریک می باشد:

2Al _(s) + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3H_{2 (g)}

تجزیه و واکنش های شیمیایی

قرارگیری این ماده در معرض حرارت 580 تا 900 درجه سانتی گراد (تقریبا نقطه ذوب)، آن را به آلومینا و گوگرد تری اکسید (گاز سمی) تجزیه می کند. همچنین فراورده های به دست آمده از این واکنش در ترکیب با آب، به نمک هیدراته تبدیل می شوند.

سولفات آلومینیوم در واکنش با آب

سولفات آلومینیوم در ترکیب با آب، عملکرد متفاوتی از خود نشان می دهد. در چنین شرایطی این ماده یون های مورد نیاز برای خنثی شدن ذرات کلوئیدی موجود در آب را تامین می کند. به این ترتیب ذرات به یکدیگر پیوسته و فایند لخته سازی یا کواگولاسیون انجام می شود. این ماده بلافاصله پس از انحلال با عوامل قلیایی و کلوئیدهای موجود در آب وارد واکنش می شود. طی این واکنش، رسوب ژلاتینی هیدروکسید آلومینیوم تولید شده و کلوئیدها، ذرات و ناخالصی های معلق در آب را جذب می کند. به این ترتیب سولفات آلومینیوم در آب به عنوان یک لخته ساز یا منعقد کننده عملکرد خوبی از خود نشان می دهد.

واکنش سولفات آلومینیوم با بی کربنات سدیم

 

از واکنش سولفات آلومینیوم با بی کربنات سدیم نیز نوعی فوم به دست می آید که کربن دی اکسید مورد نیاز برای کپسول های آتش نشانی را تامین می کند.

Al₂(SO₄)₃ + 6NaHCO₃ → 3Na₂SO₄ + 2Al(OH)₃ + 6CO₂

کربن دی اکسید به دست آمده از این واکنش، توسط تثبیت کننده فوم به دام افتاده و لایه ای ضخیم روی سوخت های هیدروکربنی ایجاد می کند. این لایه مانع از دسترسی سوخت به اکسیژن شده و فرایند احتراق و آتش سوزی را متوقف می کند.

لازم به ذکر است که این فوم شیمیایی تنها در مواردی خاص کاربرد داشته و انتخاب مناسبی برای استفاده در حلال های قطبی از قبیل الکل محسوب نمی شود.

نکات ایمنی در زمان استفاده

هنگام استفاده از سولفات آلومینیوم از عینک، دستکش و لباس ایمنی مناسب استفاده نمایید.

از تماس این ماده با پوست و چشم جلوگیری نمایید؛ در غیر این صورت احتمال قرمزی، خارش و یا احساس سوزش وجود دارد. در صورت تماس، چشم ها را به مدت 30 دقیقه با مقدار فراوان آب شسته و در اسرع وقت به پزشک مراجعه فرمایید. اگر داخل چشم های خود لنز دارید، پیش از شست و شو آن را از چشم خود خارج کنید. همچنین در صورت تماس با پوست، لباس آلوده را به سرعت از تن خارج کرده و ناحیه تماس را با مقدار زیادی آب بشویید.

استنشاق این ماده موجب سرفه کردن، برانگیختگی بینی، گلو و شش ها، تنگی نفس و یا خس خس گلو می شود. در صورت استنشاق، فرد را از ناحیه تماس دور کرده و به فضای آزاد ببرید تا هوای تازه تنفس کند. در اسرع وقت نیز به پزشک مراجعه فرمایید.

بهترین شرایط برای نگهداری از این ماده، در ظروف فایبر گلاس، فولاد ضد زنگ و پلاستیک دو جداره می باشد.در محیط خشک و خنک، دارای تهویه مناسب و به دور از هر گونه فشار نگهداری نمایید تا از لغزنده شدن آن جلوگیری شود. در صورتی که این ماده در معرض فشار قرار بگیرد، حالت کریستالی خود را از دست داده و شیرابه ای از آن خارج می شود که باعث چسبندگی کریستال ها به یکدیگر شده و حالت کلوخه ای به آن ها می دهد.

به یاد داشته باشید که این ماده با آب، رطوبت، آمونیاک، آمین ها و بازهای قوی نظیر سدیم هیدروکسید و پتاسیم هیدروکسید به شدت واکنش می دهد. از این رو باید همواره دور از مواد ذکر شده نگهداری شود.

پس از استفاده، ضایعات آن را با مواد خنثی کننده مخلوط کنید تا خورده شوند.

سوالات متداول

1. سولفات آلومینیوم با آلوم چه تفاوتی دارد؟

به طور کلی این دو ماده تفاوت های کوچکی با یکدیگر دارند. آلوم در واقع به نمک های مضاعف سولفات آلومینیوم گفته می شود. آلوم کاغذ ساز نام دیگری است که به سولفات آلومینیوم اختصاص داده شده است.

2. آیا سولفات آلومینیوم برای سبزیجات بی خطر است؟

استفاده بیش از حد از این ماده می تواند خاصیت سمی بودن آلومینیوم را فعال کرده و باعث از بین رفتن گیاهان شود. برای جلوگیری از آسیب دیدن سبزیجات، بسته به مساحت زمین کشاورزی از میزان مناسب سولفات آلومینیوم استفاده نمایید.

3. آیا آلوم خاصیت ضد باکتری دارد؟

استفاده از آلوم یکی از قدیمی ترین روش ها برای تصفیه آب و پاک کردن آلودگی ها است. با اضافه شدن این ماده به آب، ذرات ناخالصی منعقد شده و رسوبات حاصل، به راحتی قابل جداسازی هستند. در پایان آب باقی مانده جوشانده می شود تا باکتری های باقی مانده نیز از بین بروند.