سولفات آلومینیوم چیست؟ کاربرد ها و روش های تولید سولفات آلومینیوم

سولفات آلومینیوم یک ترکیب صنعتی پرکاربرد است که بعد از اکسید آلومینیوم از نظر اهمیت در رتبه دوم قرار دارد. اولین بار در سال 1844 در پاریس به عنوان جایگزینی برای زاج پتاسیم استفاده شد. امروزه، سولفات آلومینیوم تقریباً تمام کاربردهایی را که در ابتدا برای زاج پتاسیم استفاده می شد، در اختیار گرفته است. این محصول را میتوانید همین حالا از اسپوتا شیمی با بهترین قیمت و بهترین کیفیت خریداری کنید، کافیست با کارشناسان ما تماس بگیرید و این محصول را سفارش دهید.

سولفات آلومینیوم چیست؟

سولفات آلومینیوم با فرمول شیمیایی Al2(SO4)3•nH2O (n=16, 18, 27) یکی از نمک های رایج آلومینیوم است. فرم بی آب یک پودر سفید است، در حالی که شکل هیدراته Al2(SO4)3•18H2O یک کریستال سفید رنگ است که به راحتی در آب حل می شود. سولفات آلومینیوم به راحتی تحت هیدرولیز قرار می گیرد و در نتیجه یک محلول اسیدی ایجاد می شود. هنگامی که کربنات ها یا سولفیدهای محلول به محلول اضافه می شوند، هیدرولیز کامل رخ می دهد و رسوب هیدروکسید آلومینیوم فلوکولنت سفید را ایجاد می کند. هنگامی که گرم می شود، به شدت منبسط می شود و به یک ماده اسفنج مانند تبدیل می شود.

در دماهای بالا به تری اکسید گوگرد و اکسید آلومینیوم تجزیه می شود. مخلوط کردن محلول سولفات آلومینیوم با سولفات پتاسیم یا سایر محلول های سولفات محلول می تواند منجر به تشکیل نمک های مضاعف مانند سولفات آلومینیوم پتاسیم (K2SO4•Al2(SO4)3•24H2O) شود که معمولاً به عنوان آلوم شناخته می شود.

این نمک های مضاعف (آلوم ها) به راحتی از محلول متبلور می شوند و در نتیجه ذرات کریستالی به خوبی شکل می گیرند که تصفیه و تولید سولفات آلومینیوم خالص یا سایر ترکیبات آلومینیوم را تسهیل می کنند. سولفات آلومینیوم به عنوان پرکننده کاغذ، ماده خشک کننده، منعقد کننده و اطفاء حریق استفاده می شود. بلوک های سولفات آلومینیوم با درجه آهن بالا بلوک های بزرگ خاکستری مایل به سفید/سبز روشن با اندازه ذرات از 10 میلی متر تا 100 میلی متر هستند. فرآیند تولید بلوک های سولفات آلومینیومی با آهن بالا با فلیک ها متفاوت است. مایع به طور مستقیم از طریق خطوط لوله به ظروف تعیین شده منتقل می شود، جایی که به طور طبیعی متبلور می شود. سپس توسط دستگاه سنگ شکن خرد شده و در نهایت از طریق الک هایی با اندازه های مختلف غربال می شود تا مشخصات مورد نظر به دست آید.
هیچ بویی ندارد و طعم ملایمی گس و شیرین دارد. هنگامی که تجزیه می شود، بخارهای بسیار سمی اکسید گوگرد از خود ساطع می کند. همچنین محلول سولفات آلومینیوم به آلومینیوم خورنده است.

اشکال مختلف سولفات آلومینیوم چیست؟

فرم گرانول

تصفیه آب: سولفات آلومینیوم گرانول اغلب در تصفیه خانه های آب استفاده می شود. می توان آن را مستقیماً برای انعقاد و لخته سازی به آب اضافه کرد و به حذف جامدات معلق، کلوئیدها و ناخالصی ها کمک کرد.
درمان برکه ها و دریاچه ها: می توان از آن برای شفاف سازی آب و کنترل رشد جلبک ها با کاهش فسفات ها، بر روی استخرها و دریاچه ها استفاده کرد.
اصلاح خاک: در کاربردهای کشاورزی و باغبانی، می توان از آن برای کاهش pH خاک و اسیدی شدن آن استفاده کرد. این برای گیاهانی که خاک های اسیدی را ترجیح می دهند، مانند زغال اخته و آزالیا مفید است.

 فرم پولکی

تولید کاغذ: سولفات آلومینیوم به صورت پولکی در صنعت کاغذ سازی به عنوان عامل سایز استفاده می شود. در طول فرآیند تولید به خمیر کاغذ اضافه می شود تا مقاومت کاغذ در برابر آب و خواص جذب جوهر کنترل شود.
صنعت نساجی: می توان از آن در صنعت نساجی برای فرآیندهای رنگرزی و چاپ استفاده کرد و به عنوان ماده ای برای تثبیت رنگ روی پارچه ها عمل می کند.
دباغی چرم: پوسته ها را می توان در دباغی چرم استفاده کرد تا با از بین بردن ناخالصی ها، چرم را برای فرآیند دباغی آماده کند.

فرم پودری

تصفیه آب: پودر سولفات آلومینیوم در تصفیه آب برای انعقاد و لخته سازی درست مانند شکل دانه ای استفاده می شود. به ویژه هنگامی که به پراکندگی ریز و سریع ماده شیمیایی نیاز است مفید است.
رنگرزی در رنگرزی پارچه: در رنگرزی منسوجات و پارچه، از این پودر می توان به عنوان رنگ کننده برای تقویت پیوند بین رنگ و پارچه استفاده کرد و ثبات رنگ را تضمین کرد.
پاک کننده و خوشبو کننده: این پودر به دلیل خاصیت خنثی کردن بو و شفاف کردن آب، گاهی در محصولات پاک کننده و خوشبو کننده ها استفاده می شود.
انتخاب فرم به کاربرد خاص و ویژگی های پراکندگی مورد نیاز بستگی دارد. فرم های گرانول اغلب زمانی ترجیح داده می شوند که به آهسته رهش یا اختلاط تدریجی نیاز باشد، در حالی که فرم های پولکی و پودری برای سهولت پراکندگی سریع در آب یا محلول های دیگر انتخاب می شوند.

علاوه بر این، در صنایعی مانند تولید کاغذ و رنگرزی نساجی، شکل Al2(SO4)3 ممکن است توسط فرآیند تولید و تجهیزات مورد استفاده در تاسیسات به کار گرفته شود.

کاربرد های سولفات آلومینیوم  چیست؟

سولفات آلومینیوم سولفات آلومینیوم کاربردهای مختلفی در زندگی روزمره دارد و همچنین در چندین صنعت ضروری استفاده می شود. در واقع، شما احتمالاً هر روز با آن در تماس هستید بدون اینکه حتی بدانید!

مصارف خانگی

برخی از رایج ترین کاربردهای سولفات آلومینیوم در داخل خانه یافت می شود. این ترکیب اغلب در جوش شیرین یافت می شود، اگرچه در مورد اینکه آیا افزودن آلومینیوم به رژیم غذایی مناسب است یا خیر، اختلاف نظر وجود دارد. برخی از ضد تعریق ها به دلیل خواص ضد باکتریایی آن حاوی سولفات آلومینیوم هستند، اگرچه از سال 2005 FDA آن را به عنوان کاهش دهنده رطوبت به رسمیت نمی شناسد. در نهایت، این ترکیب جزء قابض مدادهای استیپتیک است که برای جلوگیری از خونریزی بریدگی های کوچک طراحی شده اند.

باغبانی

دیگر کاربردهای جالب سولفات آلومینیوم در اطراف خانه در باغبانی است. از آنجایی که سولفات آلومینیوم بسیار اسیدی است، گاهی اوقات به خاک های بسیار قلیایی اضافه می شود تا PH گیاهان را متعادل کند. هنگامی که سولفات آلومینیوم با آب تماس پیدا می کند، هیدروکسید آلومینیوم و محلول اسید سولفوریک بسیار رقیق شده تشکیل می دهد که اسیدیته خاک را تغییر می دهد. باغبانانی که ادریسی می کارند این خاصیت را برای تغییر رنگ گل (آبی یا صورتی) ادریسی اعمال می کنند زیرا این گیاه به pH خاک بسیار حساس است.

تصفیه آب سولفات آلومینیوم

یکی از مهمترین کاربردهای سولفات آلومینیوم در تصفیه و تصفیه آب است. هنگامی که به آب اضافه می شود، باعث می شود ناخالصی های میکروسکوپی به صورت ذرات بزرگتر و بزرگتر جمع شوند. سپس این توده های ناخالصی در ته ظرف ته نشین می شوند یا حداقل به اندازه ای بزرگ می شوند که از آب خارج شوند. این امر آب را برای نوشیدن ایمن تر می کند. بر همین اساس، گاهی اوقات از سولفات آلومینیوم نیز در استخرها برای کاهش کدر شدن آب استفاده می شود.

رنگرزی پارچه

یکی دیگر از کاربردهای فراوان سولفات آلومینیوم در رنگرزی و چاپ روی پارچه است. هنگامی که این ترکیب در مقدار زیادی آبی که دارای pH خنثی یا کمی قلیایی است حل شود، ماده ای رنگی به نام هیدروکسید آلومینیوم تولید می کند. این ماده رنگی با نامحلول کردن رنگ در آب به چسبیدن رنگ ها به الیاف پارچه کمک می کند. بنابراین، نقش سولفات آلومینیوم به عنوان یک “تثبیت کننده” رنگ است، به این معنی که با ساختار مولکولی رنگ و پارچه ترکیب می شود تا زمانی که پارچه خیس می شود، رنگ تمام نشود.

کاغذ سازی

در گذشته از سولفات آلومینیوم در ساخت کاغذ استفاده می شد، اگرچه مواد مصنوعی بیشتر جایگزین آن شده است. سولفات آلومینیوم به اندازه کاغذ کمک کرد. در این فرآیند، سولفات آلومینیوم با صابون رزین ترکیب شد تا قدرت جذب کاغذ تغییر کند. این امر خاصیت جذب جوهر کاغذ را تغییر می دهد. استفاده از سولفات آلومینیوم به این معنی است که کاغذ در شرایط اسیدی ساخته شده است. استفاده از عوامل اندازه گیری مصنوعی به این معنی است که می توان کاغذ بدون اسید تولید کرد. کاغذهای بدون اسید به سرعت کاغذهای با اندازه اسیدی تجزیه نمی شوند.

سیمان
سولفات آلومینیوم می تواند گیرش و سخت شدن سریع سیمان یا بتن را تقویت کند و با واکنش با سیمان در مدت زمان کوتاهی استحکام خاصی تولید کند تا مقدار زیادی اترینگیت سوزنی مانند و گچ ثانویه محصول میانی تولید کند که منجر به گیرش سریع سیمان می شود.

صنعت آرایشی و بهداشتی

باعث سفت شدن یا سوزن سوزن شدن پوست می شود. همچنین بافت های بدن را که در متوقف کردن جریان خون مؤثر هستند، به هم نزدیک یا منقبض می کند.

سولفات آلومینیوم همچنین می تواند بوهای نامطبوع را کاهش داده یا از بین ببرد و از ایجاد چنین بوهایی بر روی پوست محافظت کند.

بنابراین در دئودورانت ها استفاده شده است.

استفاده های دیگر
سولفات آلومینیوم همچنین می تواند به عنوان شفاف کننده چربی، بوزدای نفت، عامل رنگ زدایی، عامل دباغی چرم، قابض پزشکی، پرکننده دی اکسید تیتانیوم و عامل فوم برای اطفاء حریق استفاده شود.

کود سولفات آلومینیوم

کود سولفات آلومینیوم (Al₂(SO₄)₃) یکی از ترکیبات شیمیایی است که به طور عمده در کشاورزی برای اصلاح خاک و همچنین در سایر صنایع کاربرد دارد. این کود حاوی سولفور و آلومینیوم است و به دلیل خواص منحصر به فرد خود، به ویژه در تنظیم pH خاک و بهبود شرایط رشد گیاهان اسیدی‌دوست، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه به برخی از خواص و کاربردهای کود سولفات آلومینیوم اشاره می‌شود:

1. تنظیم pH خاک

یکی از مهم‌ترین کاربردهای کود سولفات آلومینیوم، کاهش pH خاک‌های قلیایی و اصلاح خاک‌های آهکی است. این کود با اضافه شدن به خاک، باعث آزاد شدن یون‌های هیدروژن می‌شود و در نتیجه اسیدیته خاک افزایش می‌یابد. این ویژگی به ویژه برای گیاهانی که در خاک‌های اسیدی بهتر رشد می‌کنند، مانند آزالیا، کاملیا و بلوبری، بسیار مفید است.

2. تأمین گوگرد (سولفور)

سولفات آلومینیوم حاوی سولفور است که یکی از عناصر مهم برای گیاهان به‌شمار می‌رود. سولفور به تولید پروتئین‌ها و ویتامین‌ها کمک کرده و نقش مهمی در فرآیندهای متابولیکی گیاهان ایفا می‌کند. همچنین به بهبود ساختار خاک و افزایش نفوذپذیری آن برای آب و هوا کمک می‌کند.

3. افزایش جذب عناصر مغذی

با کاهش pH خاک توسط سولفات آلومینیوم، دسترسی گیاهان به عناصر مغذی مهم مانند آهن، منگنز و روی افزایش می‌یابد. این عناصر در خاک‌های قلیایی کمتر قابل دسترس هستند و با کاهش pH، گیاهان می‌توانند آنها را بهتر جذب کنند. این امر به ویژه در گیاهان دچار کمبود آهن (کلروز) مؤثر است.

4. استفاده در تصفیه آب

علاوه بر کاربردهای کشاورزی، سولفات آلومینیوم در تصفیه آب نیز استفاده می‌شود. این ماده به عنوان منعقدکننده در فرآیند تصفیه آب برای حذف ذرات معلق و تصفیه فاضلاب به کار می‌رود.

5. کاربرد در باغبانی و فضای سبز

سولفات آلومینیوم برای گیاهانی که نیاز به خاک‌های اسیدی دارند، بسیار مفید است. این کود اغلب برای تغییر رنگ گل‌های هورتانسیا (Hydrangea) نیز استفاده می‌شود؛ به طوری که با افزایش اسیدیته خاک، گل‌های آبی رنگ به وجود می‌آیند.

نحوه مصرف:

• میزان و نحوه مصرف سولفات آلومینیوم به pH اولیه خاک و نیاز گیاه بستگی دارد. بهتر است قبل از مصرف، آزمایش خاک انجام شود تا مقدار مناسبی از این کود اعمال گردد.

با توجه به ویژگی‌های ذکر شده، کود سولفات آلومینیوم می‌تواند به بهبود رشد گیاهان، اصلاح خاک‌های قلیایی و تقویت جذب عناصر مغذی کمک کند.

روش های تولید سولفات آلومینیوم چیست؟

سولفات آلومینیوم به صورت صنعتی از شیست زاج تهیه می شود. اینها مخلوطی از پیریت آهن، سیلیکات آلومینیوم و سایر مواد قیر هستند. می توان آن را از خاک رس، بوکسیت و کرایولیت نیز تهیه کرد.

تولید سولفات آلومینیوم

سولفات آلومینیوم در مقیاس وسیع از هیدروکسید آلومینیوم و اسید سولفوریک در فرآیندی به نام فرآیند Giulini در آلمان و اکثر کشورهای اروپایی تولید می شود. این فرآیند نسبتا ساده است و سولفات آلومینیوم با خلوص بالا تولید می کند.

در برخی از کشورها، سولفات آلومینیوم هنوز از اثر اسید سولفوریک بر روی سنگ معدن های حاوی آلومینیوم مانند خاک رس و بوکسیت تولید می شود. این فرآیند پیچیده تر است و سولفات آلومینیوم با خلوص کمتر تولید می کند.

 فرآیند جولینی

فرآیند جولینی روشی برای تولید سولفات آلومینیوم از هیدروکسید آلومینیوم و اسید سولفوریک است.

این فرآیند با افزودن هیدروکسید آلومینیوم به یک ظرف هم زده مقاوم در برابر فشار آغاز می شود. سپس اسید سولفوریک گرم از یک پیش گرم کن اضافه می شود و مخلوط هم زده می شود. واکنش پس از 60-300 ثانیه شروع می شود و پس از 10-12 دقیقه کامل می شود.

گرمای واکنش باعث افزایش دما تا حدود 170 درجه سانتیگراد می شود در حالی که فشار به 5-6 بار افزایش می یابد. مخلوط را نباید بیش از 1 ساعت هم بزنید، زیرا می تواند منجر به هیدرولیز سولفات آلومینیوم و تشکیل سولفات آلومینیوم بازی نامحلول و مذاب سولفات اسیدی قوی شود.

مذاب سپس به یک ظرف مسی هدایت می شود که در آنجا با تبخیر ناگهانی متمرکز می شود. از اواپراتور، مذاب به یک مخزن خلاء به خوبی ایزوله مکیده می شود، که به فشار بخار مذاب سولفات آلومینیوم تخلیه می شود. این خنک کننده خلاء از لکه دار شدن سطوح مبدل حرارتی جلوگیری می کند.

مذاب از ظرف خلاء به یک میکسر می ریزد، جایی که با پودر سولفات آلومینیوم 1-2٪ دانه می شود. سپس محصول خمیر مانند به “تسمه تبلور” می رسد که یک تسمه نقاله لاستیکی صاف و مقاوم در برابر حرارت است. این محصول تقریباً در 30 دقیقه روی تسمه متبلور می شود.

به دلیل گرمای زیاد تبلور، دمای این ماده تقریباً 90 درجه سانتیگراد است و در یک مرحله نمی توان آن را به اندازه ریز تقسیم کرد. از روی تسمه های نقاله خنک شده با هوا عبور می کند تا به دمای 40 درجه سانتیگراد برسد و پس از آن آسیاب و الک می شود. سپس محصول نهایی در کیسه های کاغذی یا جوت پر می شود یا به صورت آزاد در ماشین های سیلو حمل می شود.

سولفات آلومینیوم تولید شده توسط فرآیند Giulini دارای خلوص بالای 17.2% Al2O3 است و تنها حاوی 0.01% مواد نامحلول است. این بدان معنی است که هضم هیدروکسید آلومینیوم تقریباً کامل شده است. برای حمل و نقل به عنوان یک محلول، محتوای Al2O3 تقریباً 8٪ تنظیم می شود تا از تبلور در طول حمل و نقل جلوگیری شود.

 تولید از بوکسیت

بوکسیت ریز آسیاب شده می تواند به عنوان ماده اولیه برای تولید سولفات آلومینیوم استفاده شود. در این حالت به ازای هر 1 مول اکسید آلومینیوم در بوکسیت 3 مول اسید سولفوریک اضافه می شود.

محتوای اکسید آهن بوکسیت نادیده گرفته می شود زیرا اکسید آلومینیوم فقط تا 97-98٪ هضم می شود که باعث می شود اسید سولفوریک کافی برای تولید سولفات آلومینیوم حاوی 17.5٪ Al2O3 در دسترس باشد.

سولفات آلومینیوم تولید شده از بوکسیت حاوی تقریباً 0.5٪ Fe2O3 و 2.2٪ باقیمانده نامحلول است.

 تولید از مواد اولیه کمتر خالص

هنگامی که مواد خام با محتوای سیلیکون تحت هضم اسیدی قرار می گیرند، محلولی از سولفات آلومینیوم تولید می کنند. خلوص محصول نهایی هم به روش خاص و هم به ماهیت مواد اولیه بستگی دارد.

وجود آهن، که می تواند روند را مختل کند، با استفاده از تکنیک های مختلف از بین می رود. اینها شامل رسوب آهن توسط واکنش با موادی مانند هگزاسیانوفرات کلسیم (II)، تشکیل آبی برلین، یا استفاده از سولفید کلسیم برای ایجاد سولفید آهن است. هیدرولیز برای تولید سولفات آهن پایه استفاده می شود.

محلول شفاف به دست آمده یا تخلیه می شود و به صورت مایع به بازار عرضه می شود یا تا سطح 61.5 درجه Bé تغلیظ می شود و قبل از آسیاب جامد می شود.

این ماده درجه فنی سولفات آلومینیوم را تشکیل می دهد و تقریباً 0.5٪ Fe2O3 و 0.1٪ مواد نامحلول دارد. علاوه بر این، یک ماده با درجه بالاتر با محتوای Fe2O3 ناچیز تقریباً 0.005٪ وجود دارد.

فرآیند کرتزشمار با هضم خاک رس با اسید سولفوریک، سولفات آلومینیوم بسیار خالص و بدون آهن تولید می کند. این روش شامل استخراج بخش قابل توجهی از ناخالصی ها و جداسازی کریستال ها از محلول از طریق هم زدن است.

با اعمال خلاء از تشکیل مواد کلوئیدی نامطلوب جلوگیری می شود. این فرآیند منجر به جداسازی کریستال های خالص و قابل توجه Al2(SO4)3•18 H2O (15.3% Al2O3) می شود که می توانند به آسانی با استفاده از سانتریفیوژ از مایع مادر ناخالص جدا شوند.

باقیمانده، محصول جانبی فرآیند هضم (SiO2)، با استفاده از آهک به هیدروسیلیکات کلسیم تبدیل می شود و سختی و انعطاف پذیری ملات آهک را افزایش می دهد.

برای کاهش ماده مادر سولفات آلومینیوم بیش از حد اشباع، اداره معادن ایالات متحده فرآیندی را توسعه داد که از اتانول برای انجام این کار استفاده می کند.

Olin Mathieson Chemical Corp. یک تکنیک اقتصادی برای تولید سولفات آلومینیوم با کیفیت بالا با استفاده از خاک رس یا ضایعات شیل که از معادن زغال سنگ تهیه می شود، توسعه داده است. بلورهای بزرگ (با اندازه 1.5-3 میلی متر) با محتوای آهن زیر 0.03٪ با استفاده از یک کریستالایزر تشکیل می شوند.

سولفات آلومینیوم را می توان از ضایعات “گل قرمز” تولید کرد، پسماندهایی که از صنعت اکسید آلومینیوم منشا می گیرند. گل قرمز در آب معلق می شود و دی اکسید گوگرد از طریق سوسپانسیون عبور می کند تا سطح pH 2 به دست آید.

رسوب حاوی Al(OH)SO3 و SiO2•n H2O پس از فیلتراسیون و حذف دی اکسید گوگرد در خلاء تشکیل می شود. سپس رسوب فیلتر شده و با اسید سولفوریک تصفیه می شود تا سولفات آلومینیوم حل شود.

سولفات آلومینیوم از کجا تهیه کنیم؟

برای خرید سولفات آلومینیوم می توانید برای شماره های درج شده در سایت اسپوتا شیمی تماس حاصل نمایید تا کارشناسان ما با سالها تجربه در این زمینه در تکمیل فرایند خرید سولفات آلومینیوم  شما را راهنمایی نمایند.