سولفات آلومینیوم

آلوم یا سولفات آلومینیوم چیست؟

سولفات آلومینیوم را در صنعت با نام تجاری آلوم 17%  پودری یا همان سولفات آلومینیوم 17 درصد می شناسند. از جمله اسامی دیگر آن می توان به کیک آلوم، زاج سفید سنتی، زاج آلوم، زاج سفید عطاری، نمک آلومینیوم و نام آیوپاک هگزا دکا هیدرات اشاره کرد  .            

این ترکیب شیمیایی نوعی منعقد کننده محلول در آب است و در حلال های دیگری نظیر الکل ها نامحلول است. سولفات آلومینیوم ماده ای غیر فرار، غیر قابل اشتعال و غیر سمی است که آن را با فرمول شیمیاییAl₂(SO₄)₃  می شناسند. البته این فرمول در فرم خشک سولفات آلومینیوم است. در فرم آبدار، این ماده به صورت هگزا دکا و اکتا دکا وجود دارد. آلوم به فرم جامد سفید رنگ کریستالی است که طعمی شیرین دارد و به دو شکل سولفات آلومینیوم پودری و سولفات آلومینیوم گرانوله یا دانه بندی به بازار عرضه می شود. عمده کاربرد آن در تصفیه آب آشامیدنی، پساب های صنعتی و فاضلابی و صنعت کاغذ سازی می باشد.

نمک سولفات آلومینیم، حاصل از ترکیب فلز آلومینیوم محلول در آب است که دارای خاصیت خنثی سازی شار الکتریکی می باشد. ترکیبات سولفات جحاصل از نمک یا استرهای اسید سولفوریک می باشند که توسط جایگزینی یک یا هر دو اتم هیدروژن با یک فلز رخ می دهند. محلول سولفات آلومینیوم pH اسیدی دارد.

جدول مشخصات فنی سولفات آلومینیوم یا آلوم:

نام رایج سولفات آلومینیوم چیست؟

زاج نام رایج این محصول می باشد. سولفات آلومینیوم را گاهی اوقات آلوم یا آلوم کاغذ ساز نیز می نامند، اما نام “آلوم” معمولاً و به درستی برای هر نمک سولفات دوتایی با فرمول عمومی  XAl(SO₄)₂·12H₂O  استفاده می شود، جایی که X یک کاتیون یک ظرفیتی مانند پتاسیم یا آمونیوم می باشد.

تولید آلومینیوم سولفات:

سولفات آلومینیوم با واکنش هیدروکسید آلومینیوم تازه رسوبی با مقدار مناسب اسید سولفوریک تولید می شود. سپس محلول حاصل تبخیر شده و اجازه می یابد تا متبلور شود. آلومینیوم سولفات می تواند به صورت بلورهای سفید، براق، قطعات، گرانول یا پودر به بازار عرضه شود. به سولفات آلومینیومی که حاصل از نمک مضاعف با پتاسیم، آمونیوم یا سدیم است، زاج آلومینیوم نیز گفته می شود.

روش های تولید سولفات آمونیوم به دو صورت است: 

• با افزودن هیدروکسید آلومینیوم Al(OH)₃ به اسید سولفوریک H₂SO₄ ، آلوم ساخته شود:

2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O

• توسط حرارت دادن فلز آلومینیوم در محلول اسید سولفوریک نیز می توان سولفات آلومینیوم را تولید کرد:

↑Al + 3H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ +3H₂

ورقه های آلومینیومی که در ساخت سولفات آلومینیوم به کار می روند، مخلوطی از پیریت آهن، سیلیکات آلومینیوم و مواد مختلف قیر مانند هستند و در باواریای فوقانی، بوهمیا  بلژیک و اسکاتلند یافت می شوند. این ها یا بو داده و یا در معرض عمل هوازدگی هوا قرار می گیرند. در فرآیند بو دادن، اسید سولفوریک تشکیل می شود و با خاک رس واکنش داده و سولفات آلومینیوم را ایجاد می کند، شرایط مشابهی که در هنگام هوازدگی تولید می شود. اکنون این جرم به طور سیستماتیک با آب استخراج می شود و محلول سولفات آلومینیوم با وزن مخصوص 1.16 تهیه می شود. این محلول مجاز است برای مدتی ثابت بماند (به منظور جدا شدن سولفات کلسیم و سولفات فریک اساسی) و سپس تا زمانی که سولفات آهن در اثر خنک شدن متبلور شود، بخار می شود. سپس کشیده شده و تبخیر می شود تا زمانی که به وزن مخصوص 40/1 برسد.

از خاک رس یا بوکسیت نیز در تهیه آلوم استفاده می شود. به این صورت که برای تولید سولفات آلومینیوم از خاک رس یا بوکسیت، ماده به آرامی کلسینه می شود، سپس با اسید سولفوریک و آب مخلوط می شود و به تدریج گرم می شود و جوش می آید. در صورت استفاده از اسید غلیظ به طور کلی حرارت خارجی لازم نیست، زیرا تشکیل سولفات آلومینیوم گرمازا است.

از کریولیت نیز برای تولید آلومینیوم سولفات استفاده می شود، بدین ترتیب هنگامی که از کریولیت به عنوان سنگ معدن استفاده می شود، آن را با کربنات کلسیم مخلوط کرده و گرم می کنند. به این معنی، آلومینات سدیم تشکیل می شود. سپس با آب استخراج و یا توسط بی کربنات سدیم یا با عبور جریان دی اکسید کربن از محلول رسوب می کند. سپس رسوب در اسید سولفوریک حل می شود. و در نهایت سولفات آلومینیوم تولید می شود.

واکنش های شیمیایی آلومینیوم سولفات:

این ترکیب وقتی بین 580 تا 900 درجه سانتیگراد گرم شود به γ − آلومینا و تری اکسید گوگرد تجزیه می شود. این ترکیب با آب تشکیل نمک های هیدراته از ترکیبات مختلف است.

مکانیزم سولفات آلومینیوم در آب:

سولفات آلومینیوم تأمین کننده یون‌های منظور خنثی سازی ذرات کلوئیدی موجود در آب است. بدین صورت که بین ذرات پیوند ایجاد می کند و در واقع لخته سازی یا کواگولاسیون رخ می دهد. پس از حل شدن آلومینیوم سولفات در آب، این ماده به سرعت با عوامل قلیایی و کلوئیدهای موجود در آب واکنش می دهد و رسوب ژلاتینی هیدروکسید آلومینیوم را ایجاد می کند. به بیان ساده تر  باعث جذب کلوئیدهای معلق در آب، ذرات و ناخالصی ها می شود، که این عمل از طریق لخته سازی یا انعقاد صورت می پذیرد.

کاربرد سولفات آلومینیوم:

• از سولفات آلومینیوم برای اندازه گیری کاغذ استفاده می شود. با رزین واکنش می دهد و باعث لخته شدن آن به الیاف سلولزی در محلول پالپ می شود.
• این ماده گاهی در صنایع غذایی انسان به عنوان ماده سفت کننده یا غلظت دهنده غذایی، جایی که شماره E آن E520 به خود می گیرد.
• در خوراک دام به عنوان یک باکتری کش استفاده می شود.
• برای تولید جوش شیرین به کار برده می شود.
• سولفات آلومینیوم ممکن است به عنوان دئودورانت یا به عنوان داروی مسکن برای زخم های اصلاح سطحی استفاده شود. در داروسازی به عنوان یک ماده کمکی رایج برای واکسن استفاده می شود، به گونه ای که به آزاد شدن آهسته آنتی ژن در محل تلقیح کمک می کند.
• سولفات آلومینیوم در تصفیه آب، به عنوان منعقد کننده عمل می کند و باعث می شود ناخالصی های معلق به ذرات بزرگ تر تبدیل شوند و سپس به راحتی در ته ظرف قرار بگیرند (یا فیلتر شوند). به این فرآیند لخته شدن گفته می شود.
• به عنوان ماده ای مهم در رنگ آمیزی و چاپ پارچه استفاده می شود. وقتی سولفات آلومینیوم در مقدار زیادی آب خنثی یا کمی قلیایی حل شود، رسوبی ژلاتینی از هیدروکسید آلومینیوم، Al (OH)₃ تولید می کند. در رنگ آمیزی و چاپ پارچه، رسوب ژلاتینی با غیر قابل حل شدن رنگدانه به رنگ کمک می کند تا به الیاف لباس بچسبد.
• منبع اصلی گاز سولفید هیدروژن در سیستم های فاضلاب بهداشتی است.
• در کشاورزی، سولفات آلومینیوم گاهی اوقات برای کاهش pH خاک باغ استفاده می شود، زیرا هیدرولیز می شود و رسوب هیدروکسید آلومینیوم و محلول رقیق اسید سولفوریک را تشکیل می دهد. نمونه ای از آنچه تغییر سطح pH خاک می تواند برای گیاهان ایجاد کند، باغبان می تواند سولفات آلومینیوم به خاک اضافه کند تا pH کاهش یابد و در نتیجه گل های گل هیدرژنی به رنگ دیگری (آبی) در آید. آلومینیوم چیزی است که گل ها را آبی می کند. با pH بالاتر، آلومینیوم در دسترس گیاه نیست.
• در صنعت ساختمان از آن به عنوان عامل ضد آب و شتاب دهنده در بتن استفاده می شود.
• عامل کف کننده در کف ضد آتش یا مواد داخل کپسول های اطفای حریق است.
• ماده اولیه برای تولید تری استات آلومینیوم و سولفات استات آلومینیوم می باشد.

کاربرد سولفات آلومینیوم در تولید کف آتش نشانی:

سولفات آلومینیوم با بی کربنات سدیم که به آن تثبیت کننده کف اضافه شده واکنش نشان می دهد و دی اکسید کربن برای فوم های خاموش کننده تولید می کند:

Al₂ (SO₄) ₃ + 6 NaHCO₃ → 3 Na₂SO₄ + 2 Al (OH) ₃ + 6 CO₂دی اکسید کربن توسط تثبیت کننده کف به دام می افتد و کف ضخیمی ایجاد می کند که در بالای سوخت های هیدروکربن شناور می شود و دسترسی به اکسیژن اتمسفر را مسدود می کند و آتش را خفه می کند. کف شیمیایی برای استفاده در حلال های قطبی مانند الکل نامناسب بوده، زیرا سوخت با پودر کف مخلوط و شکسته می شود. دی اکسیدکربن تولید شده همچنین باعث بیرون کشیدن کف از داخل ظرف می شود، چه یک کپسول آتش نشانی قابل حمل یا یک نصب ثابت با استفاده از خطوط آبراه. کف شیمیایی در ایالات متحده منسوخ شده در نظر گرفته شده و با کف های مکانیکی مصنوعی جایگزین شده است