خواص و ویژگیهای سولفات آلومینیوم
آلومیا زاج سفید در تصفیه آب و به عنوان ماده ثابت کننده رنگهای نساجی کاربرد دارد، همچنین در تهیه داروها و صنایع داروسازی نیز کاربرد دارد.
زاج سفید با نامهای تجاری مختلف شناخته میشود، آلوم پرال، آلوم اسیدی، کیک آلوم، آلوم فیلتر شده، آلوم کاغذسازی و آلوم گسترده تعدادی از این اسامیاند.
ترکیب فوق کریستال سفید رنگ و یا پودری میباشد و از واکنش بین آلومینیوم هیدروکسید و
اسید سولفوریکساخته میشود. ترکیب فوق فرار نمیباشد، اشتعال پذیر نیست اما بسیار اسیدی است به طوری که هنگامیکه در آب حل میگردد pH آن به کمتر از 2 حواهد رسید و میتواند باعث سوزاندن پوست و یا خوردگی فلزات شود.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی
فرمول شیمیایی
|
Al
2(SO
4)
3
|
جرم مولکولی
|
342.131 gr/mol |
شکل ظاهری
|
جامد کریستالی سفید رنگ |
نقطهی ذوب
|
750 درجهی سانتی گراد |
حلالیت
|
در آب کاملا اما در الکلها به مقدار کم قابل حل است |
تجزیه شدن:از تجزیهی حرارتی این ماده آلومینیوم اکسید، سولفور دی اکسید و اکسیژن طبق فرایند زیر حاصل میشود. این واکنش در دمای حدود 770 الی 860 درجهی سانتی گراد رخ میدهد
انواع زاج سفید
الف)
صنعتی-در رنگهای نساجی استفاده میشود.
ب)
خالص-در صنایع داروسازی کاربرد دارد.
ج)
آزمایشگاهی-به عنوان معرف در تجزیههای شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرد.
هر سه نوع آلوم اشاره شده در بالا به صورت پودر سفید رنگ، گرانول، کلوخهای و یا ورقهای میباشند که از هرگونه ناخالصی مشهود عاری میباشند و تقریبا به صورت کامل در آب حل میشوند.
در آب کاملا حل میشود اما در الکلها نامحلول است و به دلیل خاصیت هیدرولیز محلول آن در آب اسیدی است. نمک بدون آب این ماده را میتوان از طریق آبگیری بلورها در دمای 200 تا 250 درجه سانتیگراد بدست آورد. این ماده در 750 °C کاملا تجزیه شده تولید آلومینا، دی اکسید گوگرد و تری اکسید گوگرد مینماید. در گرید تجاری این ماده عموما به صورت Al
2(SO
4)
3.14H
2O تولید شده و دارای 17% Al
2O
3است.
سولفات آلومینیوم18 آبه نیز به صورت گسترده در کاغذسازی و تصفیه آب دارد.
روش تولید
زاج سفید از حل کردن بوکسیت بسیار نرم شده (آلومینای آبدار، Al
2O
3.H
2O) در اسید سولفوریک، در داخل ظروفی که توسط سرب روکش شده است و با بخار روغن کار میکند، بدست میآید. سپس محلول را در داخل مخازن بزرگ توسط آب رقیق میکنند تا لجن و مواد حل نشده ته نشین شوند. بعد از صاف کردن محلول در مخازن متعدد، محلول این ماده تصفیه شده در دستگاه تبخیر تغلیظ میشود. پس از تغلیظ مناسب مایع حاصله دارای 57% از محصول فوق (حدود 13 مولکول آب در هر مول) تشکیل خواهد شد.
2Al(OH)
3+3H
2SO
4→Al
2(SO
4)
3+6H
2O
تشکیل بلورهای زاج سفید به وسیله اضافه کردن مقدار استوکیومتری سولفات سدیم یا
سولفات پتاسیمدر مخازن تبلور انجام میشود.
کاربردها
این ترکیب شیمیایی کاربردهای بسیار زیادی دارد و ما در زندگی روزمره با این ماده برخورد داریم، حتی بدون اینکه بدانیم. مصریان باستان از 2000 سال قبل از میلاد مسیح آلوم معدنی را به عنوان تثبیت کننده در رنگرزی استفاده میکردند. در تولید کاغذ برای بهبود پایداری، افزایش میزان نفوذ جوهر و در تصفیه آب برای بهبود شفافیت آب از این ماده استفاده میشود.
از دیگر کاربردهای آلوم میتوان به استفاده در تصفیه پساب، عامل تسریع کننده در بتن، عامل شفاف کننده در چربیها و روغنها و به عنوان عامل کف ساز در کفهای آتش، اشاره کرد.
تصفیه آب
یون Al توانایی بالایی در لخته کردن قطعات کلوئیدی دارد و یک کواگولانت به حساب میآید. عمده ذرات معلق کلوئیدی موجود در آب دارای بار منفی هستند. یون Al موجود در آلوم با آب واکنش داده و یونهای با بار مثبت را تشکیل میدهد. این یونها با ذرات معلق ترکیب شده و باعث رسوب ذرات معلق در آب میشوند که با فیلتر شدن از آب جدا میگردند. شکل زیر مربوط به یک واحد
تصفیه آبصنعتی با استفاده از این ماده است.
نقش این ماده در استخر
از این ماده برای حذف ذرات معلق در استخر استفاده فراوان میشود. زاج سفید را باید قبل از فیلتر کردن به آب استخر افزود. محلول زاج سفید در آب اسیدی است و معمولا در هنگام استفاده مقداری کاستیک سودا یا جوش شیرین (عموما به ازای هر کیلوگرم زاج سفید نیم کیلوگرم از کاستیک سودا یا جوش شیرین ) نیز به آب اضافه میشود تا درجه اسیدی آب در محدوده قابل قبول باقی بماند.
نقش این ماده در کشاورزی
همان گونه که قبلا شرح داده شد محلول این ماده در آب خاصیت اسیدی دارد. در کشاورزی خصوصا پرورش گیاهان زینتی pH خاک بسیار مهم است به گونهای که در برخی موارد بر روی رنگ گل و گیاه نیز تاثیر میگذارد. کشاورزان برای تنظیم pH بهینه برای رشد گیاه، با توجه به نوع خاک و گیاه میزان مورد نیاز آلوم را به خاک میافزایند.
از آنجایی که Al در دسته مواد مورد نیاز برای رشد گیاه قرار ندارد، ریختن
سولفات
آلومینیوم مایعبه صورت مستقیم بر روی گیاه نه تنها اثر مثبتی ندارد بلکه میتواند به ضرر گیاه نیز باشد. بهترین راه برای استفاده از این ماده افزودن آن به خاک است.
مقدار دقیق مصرف بر اساس نوع خاک و نتایج آنالیز آن باید تعیین گردد.
البته برخی از کشاورزان به صورت تجربی مقدار مورد نیاز را برای خاک مصرفی خود بدست میآورند که توصیه نمیشود.
نقش سولفات آلومینیوم در افزایش عمر گلهای شاخه بریده فقط به پایین آمدن pH محلول گلدان محدود نمیشود. بلکه تا حدی به عنوان ماده ضد میکروبی در محلول غذایی بر عملکرد گلها تاثیر دارد. استفاده از این ترکیب به تنهایی یا همراه با ساکارز باعث کیفیت و ماندگاری گلهای شاخه بریده در مرحله پس از برداشت میشود.
تولید کاغذ
صنعت تولید کاغذ از جمله صنایعی است که مواد شیمیایی در آنها کاربرد زیادی دارند . رد پای بسیاری از اسیدها ، بازها ، حلالها ، سورفکتانتها و دیگر مواد شیمیایی را میتوان در فرآیندهای کاغذ سازی پیدا کرد . سولفات آلومینیوم از جمله موادی است که در تولید کاغذ مورد استفاده قرار میگیرد . الیاف سلولزی موجود در کاغذ تمایل دارند که آب را به خود جذب کنند که عموما اتفاقی ناخوشایند به شمار میرود . برای حل این مشکل سایزینگ (sizing) اناجم میشود که در آن با استفاده از آلوم و روزین کاغذ را ضد آب میکنند .
کاربردهای آلوم
- هنگامیکه آلوم به آبهای خنثی و یا مقداری قلیایی اضافه میشود. Al
2(SO
4)
3رسوبی ژلاتینی از هیدروکسید Al را تولید میکند. در رنگرزی و چاپ بر روی پارچه از این مادهی ژلاتینی برای رنگ آمیزی لباسها استفاده مینمایند
- در بعضی مواقع این ماده به خاک اضافه میشود تا به صورت رسوب Al هیدروکسید سبب کاهش pH خاک شود. باغبانان برای پرورش گل ادریسی معمولا از این ترکیب استفاده مینمایند.
- این ماده و سایر ترکیبات آلوم میتوانند به عنوان فعال کننده در محصولات ضد تعریق مورد استفاده قرار بگیرند.
- در فومهای آتشنشانی
- واتر پروف در بتنها
نگهداری:
ترکیب فوق باید در یک محیط سرد و خشک و در ظرفهای در بسته نگهداری شود.
این ماده نباید در محیط رطوبت دار قرار بگیرد ، زیرا آب را به راحتی جذب مینماید و موجب میشود تا سطح ماده لغزنده گردد.
بازار جهانی
با توجه به کاربردهای فراوان سولفات آلومینیوم در داروسازی، کشاورزی، تصفیهی آب و… در سال 2018 بازار مصرفی این محصول چیزی حدود 839.4 میلیون دلار بود و انتظار میرود با رشد CAGR ای در حدود 3 درصد روندی صعودی در سالهای پیش رو (2018-2026) داشته باشد. تنها 0.5 درصد از آب موجود در جهان آب شیرین است. افزایش جمعیت و بالا رفتن نیاز به فرایندهای تصفیهی آب موجب گشته است تا بازار این ترکیب نیز تحت تاثیر قرار بگیرد.
پیش بینی میشود رشد مصرف این محصول در کشور چین نسبت به سایر مناطق بیشتر باشد اما تخمین زده میشود که اروپا با اختصاص دادن سهمیدر حدود 19.9٪ از بازار جهانی تا پایان سال 2028 به بزرگترین مصرف کنندهی این ترکیب تبدیل گردد و بازار مصرفی این محصول را به خود احتصاص دهد. بعد از اروپا، آمریکای شمالی بزرگترین مصرف کنندهی این ماده به شمار میآید. انتظار میرود خاورمیانه و کشورهای آفریقایی نیز رشد CAGR 1.9 درصدی در طول دورهی پیش بینی شده داشته باشند.
اثرات آلوم بر روی انسان
در مطالعاتی که بر روی کسانی که در کارخانه تولید این ماده کار میکنند، انجام شده است:
- مشکلات تنفسی، تنگی نفس شبانه آسم حرفهای ( آسمیکه از طریق شغل و محیط کار ایجاد میشود) مشاهده شده است.
- این ماده در برخورد با پوست و چشم میتواند باعث تحریک شود.
ترکیب فوق در مصارف صنعتی و خانگی به طور فراوان مورد استفاده قرار میگیرد اما خاصیت اسیدی این ماده میتواند سبب خسارات زیادی شود ، بنابراین هنگام استفاده از این ترکیب
نکات ایمنیرا رعایت نمایید.
لینکهای مفید: