از صفر تا صد هر آنچه درباره سولفات آلومینیوم باید بدانید!!

درباره سولفات آلومینیوم

ترکیبات شیمیایی بسیاری در دنیا وجود دارد که بر اثر واکنش عناصر مختلف با یکدیگر شکل می‌گیرند. این ترکیبات در اشکال مختلف و متفاوتی بوده و هرکدام ویژگی‌ها و خواص مخصوص به خود را دارند. یکی از ترکیبات شیمیایی بسیار پرکاربرد در صنعت و دنیای شیمیایی، سولفات آلومینیوم یا همان آلومینیوم سولفات است.

ترکیبی که از ترکیب عنصر آلومینیوم و سولفات به وجود می‌آید. این محصول دارای کاربردهای فراوان و ویژگی‌های خاص و متفاوتی بوده که در این مقاله و در ادامه درباره آن به گفت‌وگو خواهیم نشست و نکاتی را در این رابطه بیان خواهیم کرد.

تاریخچه استفاده از آلومینیوم سولفات

در اوایل سال 2000 قبل از میلاد، مصریان برای روشن‌شدن آب رودخانه اطراف کشتی‌ها از آلومینیم سولفات استفاده کردند. در سال 77 بعد از میلاد استفاده از آلوم به عنوان منعقد کننده توسط رومیان ذکر شد. در سال 1757، آلوم برای انعقاد در تصفیه آب شهری در انگلیس مورد استفاده قرار گرفت.

در تصفیه آب مدرن، انعقاد و لخته‌سازی هنوز هم اجزای اساسی فرآیندهای تصفیه هستند، زیرا از سال 1989 محدودیت نظارتی در ایالات متحده برای کدر بودن آب تصفیه شده  از 1.0 NTU در سال 1989 به 0.3 NTU امروز کاهش یافته است. بسیاری از تأسیسات آب متعهد هستند که به طور مداوم کدورت‌های آب تصفیه‌شده کمتر از 0.1 NTU را برای محافظت در برابر آلودگی پاتوژن تولید کنند.

راهنمای خرید سولفات آلومینیوم 

خواص فیزیکی و شیمیایی سولفات آلومینیوم

سولفات آلومینیوم (Aluminum sulfate) یک ترکیب شیمیایی است که از آلومینیوم و یون‌های سولفات (SO₄²⁻) تشکیل می‌شود. این ترکیب دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی است:

خواص فیزیکی:

• حالت فیزیکی: سولفات آلومینیوم به صورت پودر یا توده‌ای سفت و سخت به رنگ سفید یا بژ در ظاهر خود یافت می‌شود.
• دمای ذوب: دمای ذوب آن در حدود ۸۸۰ درجه سانتی‌گراد است.

یکی از نکات اصلی در تعیین ویژگی هر محصول شیمیایی، خواص فیزیکی آن است. خواصی چون عدد جرمی و جرم مولکولی، اصلی‌ترین این موارد هستند. همین اعداد بر روی تمام خواص فیزیکی هر ماده شیمیایی تأثیر گذاشته و سبب بروز نقطه ذوب و جوش بالا یا پایین در یک ماده می‌شود. آلومینیوم سولفات نیز از این قاعده مستثنی نبوده و تحت تأثیر این اعداد خواص فیزیکی متفاوتی را از دیگر مواد شیمیایی تجربه می‌کند.

جرم مولکولی این ماده 342.15 گرم بر مول بوده که دانسیته اتمی یا همان چگالی 2.67 گرم بر سانتی‌متر مکعب را برای آن به وجود آورده است. در کنار این نقطه ذوب 770 درجه سانتی‌گراد و نقطه‌ جوش 330 سانتی‌گراد دارد.

تمامی این اعداد و شکل کنار هم قرار گرفتن اتم‌های این ماده شیمیایی سبب شده است تا انحلال‌پذیری آن در آب بالا بوده و چیزی در حدود 870 گرم بر لیتر باشد. البته این ماده شیمیایی انحلال‌پذیری خوبی را در الکل نداشته و نمی‌تواند مقدار زیادی از الکل را در خود حل کند.

 خواص شیمیایی:

حلالیت: این ترکیب در آب حل می‌شود و در این محلول به صورت یونی (Al³⁺ و SO₄²⁻) واقع می‌شود.

 تشکیل فلوکولانت: سولفات آلومینیوم به عنوان یک فلوکولانت در صنایع تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرد تا با تشکیل فلوک‌های چگال، ذرات معلق در آب رسوب می‌شوند و تصفیه آب انجام می‌شود.

برای معرفی آلومینیوم سولفات لازم است از ترکیبات آن سخن بگوییم. همان‌طور که مشخص است و پیش از این نیز بیان شد این محصول از ترکیب آلومینیوم و سولفات به وجود آمده است. ترکیبی که خود سولفات در ترکیب بوده و اکسیژن و گوگرد در آن دخیل هستند.

ترکیب سولفات آلومینیوم که در انگلیسی نیز با همین نام یعنی Aluminium sulfate شناخته می‌شود با فرمول شیمیایی Al2(SO4)3 در صنعت شناخته می‌شود. البته ممکن است آن را با نام‌های دیگری نیز چون نمک آلومینیوم، آلومینیوم‌تری سولفات، آلوم، کیک آلوم، زاج سفید سنتی، زاج آلوم، زاج عطاری یا نام‌هایی از این قبیل شنیده باشید که همگی روایت کننده آلومینیوم سولفات هستند.

این ترکیب شیمیایی دارای ویژگی‌های خاص و منحصربه‌فردی است که سبب شده تا استفاده از آن در قالب‌های متفاوت شکل گیرد و کاربردهای فراوانی برای آن در صنعت دیده شود. در این مقاله و در ادامه متن، به این کاربردها و ویژگی‌های اساسی آلومینیوم سولفات خواهیم پرداخت و به نکاتی  در این باره نیز اشاره خواهیم کرد. برای دریافت قیمت سولفات آلومینیوم با ما تماس بگیرید.

ویژگی‌های اصلی و مهم سولفات آلومینیوم

آلومینیوم سولفات مانند تمام محصولات شیمیایی موجود دیگر در دنیا، دارای ویژگی‌های خاص و منحصربه‌فردی است. ویژگی‌هایی که هرکدام به سبب ترکیبات موجود در این ماده به وجود آمده و در واقع، کارایی و کاربرد این محصول را تحت تأثیر خود قرار می‌دهند. آلومینیوم سولفات نیز از این قاعده مستثنی نبوده و ترکیبات به‌کاررفته در آن، یعنی آلومینیوم و سولفات، سبب بروز ویژگی‌هایی در آن شده‌اند. ویژگی‌هایی که البته تحت تأثیر شکل جایگیری این عناصر در کنار یکدیگر نیز بوده و می‌تواند تغییراتی را در این راستا بر روی ترکیب به وجود آورد. برخی از ویژگی‌های این ترکیب عبارت‌اند از:

• داشتن رنگی سفید به شکل کریستالی، نباتی یا گردویی
• منعقدکننده بودن
• جذب آب بسیار از محیط اطراف خود
• کارایی در حذف کامل ترکیبات
• حذف کربن آلی محلول (DOC)
• حذف ذرات رنگی
• قابل سوختن اما غیرقابل اشتعال
• غیر سمی
• غیر فرار
• اسید قوی
• بدون بو
• دارای طعم شیرین و تند و تیز
• داشتن قابلیت انحلال در آب بالا
• انحلال بسیار کم در الکل
• خنثی‌کننده شار الکتریکی

کاربردهای آلومینیوم سولفات

• در جوش شیرین 
• در باغبانی با ایجاد تعادل در PH خاک 
• تصفیه آب 
• رنگرزی پارچه
• ساخت کاغذ
• چاپ روی پارچه 
• در بتن به عنوان تسریع کننده و ضد آب 
• کف اطفا حریق
• تصفیه فاضلاب
• به عنوان ماده ضد آتش 

سولفات‌آلومینیوم دارای کاربردهای مختلف در زندگی روزمره و همچنین در صنایع مختلف است. برخی از شایع‌ترین کاربردهای سولفات آلومینیوم در داخل خانه یافت می‌شوند. این ترکیب اغلب در پودر نوشیدنی یافت می‌شود. هرچند بحث بر سر این است که آیا مناسب برای اضافه‌کردن آلومینیوم به رژیم غذایی است. برخی از ضد عرق‌ها حاوی سولفات آلومینیوم به علت خواص ضد باکتریایی آن هستند، هرچند که از سال 2005 FDA آن را به عنوان یک کاهش‌دهنده رطوبت نمی‌شناسد.

سولفات‌آلومینیوم بسیار اسیدی است و گاهی اوقات به خاک بسیار قلیایی اضافه می‌شود تا pH را برای گیاهان متعادل سازد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای سولفات‌آلومینیم در تصفیه آب است. هنگامی که به آب اضافه می‌شود، ناخالصی‌های میکروسکوپی به هم می‌پیوندند و به ذرات بزرگ‌تر تبدیل می‌شوند. این توده‌های ناخالصی سپس به پایین ظرف می‌رسند یا حداقل به اندازه کافی بزرگ می‌شوند تا آن‌ها را از آب خارج کند. این باعث می‌شود آب برای نوشیدن امن‌تر باشد. همچنین برای رنگ‌آمیزی پارچه و از بین بردن درد استفاده می‌شود.

حدود 50 درصد از سولفات‌آلومینیوم تولید شده در صنعت کاغذسازی و کارتون‌سازی و مقواسازی استفاده می‌شود. در صنعت رنگ‌رزی و چاپ بر روی پارچه، رسوب ژلاتینی به ثابت ماندن رنگ روی الیاف پارچه از طریق جلوگیری از محلول‌کردن رنگ‌دانه‌ها کمک می‌کند. سولفات‌آلومینیوم به عنوان یک ماده تثبیت‌کننده در فرآیند رنگ‌رزی به‌کار برده می‌شود. در صنعت ساخت و ساز به عنوان عامل ضد آب و شتاب‌دهنده در افزودنی بتن استفاده می‌شود. استفاده دیگر آن، به عنوان عامل فوم در فوم آتش‌نشانی است.

10 کاربرد اصلی برای سولفات آلومینیوم

همان‌طور که پیش از این نیز گفتیم، آلومینیوم سولفات دارای کاربردهای فراوانی در صنعت و بخش‌های مختلف بوده که در ادامه به هریک به‌طور مختصر اشاره خواهیم کرد:

• استفاده در کشاورزی، برای تولید کود شیمیایی
• استفاده برای تصفیه آب
• استفاده برای کاغذسازی، کارتون‌سازی و مقواسازی
• استفاده در صنعت تولید روی
• تهیه و تولید گلیسیرین
• برای تولید شکر در صنعت
• استفاده در صنعت داروسازی
• استفاده در صنعت چرم‌سازی
• تهیه و تولید کاتالیست‌های شیمیایی
• تولید رزین‌های آلومینیومی

کاربرد آلومینیوم سولفات در کشاورزی

هنگامی که برگ‌های بلوبری شما شروع به زرد شدن می‌کنند و یا گل ادریسی آبی شما با لجبازی صورتی رنگ می‌شوند، وقت آن است که pH خاک خود را آزمایش کنید. pH خاک اندازه‌گیری میزان اسیدی یا قلیایی بودن خاک در مقیاس 14 درجه است، که از بسیار اسیدی در صفر تا خنثی در 7 و بسیار قلیایی در 14 است. مقدار pH در دو انتهای مقیاس می‌تواند توانایی گیاهان در جذب عناصر غذایی موجود در خاک را محدود کند. هنگامی که نتایج آزمایش خاک شما نشان می‌دهد خاک شما قلیایی‌تر از گیاهان است، pH آن را با سولفات آلومینیوم که آلوم نیز نامیده می‌شود، کاهش دهید.

سولفات آلومینیوم در کشاورزی معمولاً به عنوان یک عنصر تقویت‌کننده خاک استفاده می‌شود. برخی از کاربردهای این ترکیب در کشاورزی عبارتند از:

1. تنظیم pH خاک: سولفات آلومینیوم می‌تواند به عنوان یک ماده تنظیم‌کننده pH در خاک عمل کند. اگر pH خاک بسیار قلیایی باشد، اضافه کردن سولفات آلومینیوم می‌تواند این مشکل را تنظیم کرده و pH را به مقدار مناسبی برساند.
2. افزایش اثربخشی عناصر مغذی: سولفات آلومینیوم می‌تواند باعث افزایش جذب عناصر مغذی توسط گیاهان شود. این ترکیب می‌تواند از جذب بیشتر عناصری مانند فسفر و ازت توسط گیاهان کمک کند.
3. مهار رشد علف‌های هرز: سولفات آلومینیوم می‌تواند به عنوان یک ماده مهارکننده رشد علف‌های هرز مورد استفاده قرار گیرد. با اعمال این ترکیب، می‌توان جلوی رشد علف‌های هرز را گرفت و از رشد نامطلوب آنها جلوگیری کرد.
4. بهبود ساختار خاک: اضافه کردن سولفات آلومینیوم به خاک می‌تواند بهبود ساختار آن را فراهم کند. این ترکیب می‌تواند باعث افزایش چسبندگی و محکمی خاک شود و از جمع شدن آن در دمای بالا جلوگیری کند.

به طور کلی، سولفات آلومینیوم در کشاورزی به عنوان یک عنصر تقویت‌کننده خاک و ماده تنظیم‌کننده pH مورد استفاده قرار می‌گیرد و می‌تواند به بهبود کیفیت خاک و افزایش عملکرد محصولات کمک کند.

محاسبه مقدار مورد نیاز

مقدار PH سولفات آلومینیوم را با توجه به PH فعلی خاک، مقدار مورد نظر برای پایین آوردن آن، نوع گیاه، اندازه باغچه و اینکه خاک شما خاک رس، لوم یا ماسه بیشتری دارد، محاسبه کنید. شما به 0.6 پوند سولفات آلومینیوم در هر 0.5 درجه افت pH که می‌خواهید در هر 10 فوت مربع سطح کاشت در خاک لوم بدست آورید، نیاز دارید.

میزان آن را برای خاک رسی به میزان 2/1 درجه افزایش دهید یا برای خاک شنی یک سوم کاهش دهید. به عنوان مثال، برای کاهش pH خاک خود از 7.0 به 6.5 بیش از 20 فوت مربع، شما به 1.2 پوند لوم، 1.8 پوند در خاک رس یا 0.8 پوند در ماسه نیاز دارید.

کاربردهای سولفات آلومینیوم  در تصفیه آب

یکی از مهم‌ترین کاربردهای این ماده در تصفیه آب است. هنگامی که به آب اضافه شود، باعث می‌شود ناخالصی‌های میکروسکوپی در ذرات بزرگ‌تر جمع شوند. این توده‌های ناخالصی در پایین ظرف قرار می‌گیرند یا حداقل به اندازه کافی بزرگ می‌شوند تا آن‌ها را از آب فیلتر کنند. این باعث می‌شود که اطمینان بیشتری برای نوشیدن آب داشته باشیم. طبق همین اصل، آلومینیوم سولفات در استخرهای شنا برای کاهش ابری آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سولفات آلومینیوم در تصفیه آب به عنوان یک فلوکولانت استفاده می‌شود. این ترکیب با افزایش وزن ذرات معلق موجود در آب، آنها را به‌طور موثری رسوبی کند. وقتی که سولفات آلومینیوم به آب اضافه می‌شود، یون‌های آلومینیوم با یون‌های هیدروکسید موجود در آب واکنش می‌دهند و فلوک‌های آلومینیوم هیدروکسید (Al(OH)₃) تشکیل می‌دهند که از طریق جاذب شدن ذرات معلق، آلودگی‌ها را از آب حذف می‌کنند. سپس، این فلوک‌ها به صورت رسوب در قاعدهای مخصوص گذاشته می‌شوند و بازپساب آب تصفیه‌شده از بالای آنها گرفته می‌شود. این فرآیند باعث بهبود کیفیت آب و حذف مواد معلق، رنگ، و بوی ناخواسته از آب می‌شود.

سولفات آلومینیوم در استخر

سولفات آلومینیوم در استخرها به عنوان یک مادهٔ تصفیه‌کننده استفاده می‌شود. این ترکیب با تشکیل فلوک‌های چگال، ذرات معلق را از آب حذف می‌کند و باعث تصفیه و تقویت کیفیت آب استخر می‌شود. همچنین، سولفات آلومینیوم می‌تواند جلوی رشد جلبک‌ها و میکروب‌ها در آب را بگیرد و از ایجاد آلودگی و تغییر رنگ آب استخر جلوگیری کند.

کاربردهای سولفات آلومینیوم در رنگرزی پارچه

پارچه‌های رنگ‌رزی یکی دیگر از کاربردهای بسیار زیاد سولفات آلومینیوم در رنگ‌آمیزی و چاپ روی پارچه است. هنگامی که در مقدار زیادی از آب که pH خنثی یا کمی قلیایی دارد حل می‌شود، این ماده یک ماده غلیظ، هیدروکسید آلومینیوم تولید می‌کند. ماده غلیظ با ایجاد خاصیت نامحلول شدن در آب رنگ، به رنگ‌ها کمک می‌کند تا به الیاف پارچه بچسبند.

بنابراین، نقش سولفات آلومینیوم به عنوان “فیکس‌کننده رنگ” است، به این معنی که با ساختار مولکولی رنگ و پارچه ترکیب می‌شود، بنابراین هنگام خیس‌شدن پارچه، رنگ از بین نمی‌رود.

کاربردهای سولفات آلومینیوم  در ساخت کاغذ

در گذشته از سولفات‌آلومینیوم در ساخت کاغذ استفاده می‌شد، اگرچه عوامل مصنوعی اکثراً جایگزین آن شده‌اند. در این فرآیند، سولفات‌آلومینیوم با صابون روزین ترکیب شد تا جذب کاغذ تغییر کند. این خاصیت جذب جوهر کاغذ را تغییر می‌دهد. استفاده از سولفات آلومینیوم بدین معنی است که این کاغذ در شرایط اسیدی ساخته شده است.

استفاده از مواد اندازه‌گیری مصنوعی بدان معنی است که می‌توان کاغذ بدون اسید تولید کرد. کاغذ بدون اسید به اندازه کاغذ به اندازه اسید تجزیه نمی‌شود. آلومینیم سولفات برای ساخت بسیاری از محصولاتی که روزانه از آن‌ها استفاده می‌کنید  کاربرد دارد. حتی آبی که می‌نوشید با استفاده از آلوم فیلتر می شود!

واکنش آلومینیوم سولفات با آب

یکی از نکات مهم و البته جالب در استفاده از این ماده شیمیایی، ترکیب شدن آن با آب است. در تمامی محصولات و مواد شیمیایی، این خاصیت سنجیده می‌شود تا بتوان کاربردهای مختلفی را از آن برآورد کرد. این موضوع در مورد آلومینیوم سولفات نیز صادق بوده و پس از سنجش این میزان، به عدد 870 گرم بر لیتر رسیده است. در واقع این ماده در واکنش با آب، می‌تواند چیزی در حدود 870 گرم از خود را در یک لیتر آب حل کند که عدد قابل‌توجهی برای آن محسوب می‌شود.

به این ترتیب ذرات معلق آب به‌راحتی جذب این ماده شیمیایی شده و قدرت اسیدی آن را تا میزان بسیار زیادی افزایش می‌دهند. این موضوع سبب می‌شود که عدد PH ترکیب به وجود آمده چیزی در حدود 2 باشد که نشان‌دهنده قدرت زیاد اسیدی بودن آن است. از همین رو لازم است تا در حین ترکیب این ماده با آب، مراقبت‌های ویژه‌ای صورت گیرد تا قدرت اسیدی این ترکیب موجب خسارت‌های سخت و جبران‌ناپذیری نشود.

ترکیب آلومینیوم سولفات با آب

واکنش مس سولفات با آلومینیوم

یکی از راهکارهای تولید آلومینیوم سولفات، استفاده از واکنش جابه‌جایی یگانه پس از واکنش مس سولفات با آلومینیوم است. برای انجام این واکنش لازم است تا در مقداری آب، یک قاشق سولفات مس ریخته و آن را در آب حل کنید. پس از حل شدن این ماده در آب، خواهید دید که آب موجود در ظرف به رنگ آبی درمی‌آید. پس از آن برای اینکه بتوانید واکنش را تکمیل کنید، قطعه کوچکی از آلومینیوم را در بشر بیندازید و منتظر تغییرات ایجاد شده بنشینید.

پس از گذشت مدت زمان اندکی، لایه قرمزی بر روی آلومینیوم مشاهده می‌شود که نشان‌دهنده ایجاد واکنش در بین این ترکیبات است. در واقع با استفاده از این روش، واکنش جابه‌جایی یگانه صورت گرفته و مس موجود در ترکیب مس سولفات، از ترکیب جدا می‌شود. آلومینیوم جای مس را در این ترکیب گرفته و ترکیب آلومینیوم سولفات به این شکل به دست می‌آید.

نحوه تهیه سولفات آلومینیوم در صنعت

با خواندن قسمت بالا در این مقاله ممکن است برای شما درباره نحوه تولید این محصول سؤالاتی به وجود آمده باشد. باید بدانید که آلومینیوم سولفات در صنعت به این شکل تهیه نشده و روش پیچیده‌تر و دقیق‌تری برای تهیه آن وجود دارد. البته این روش‌ها متنوع بوده و به اشکال مختلفی، آلومینیوم سولفات به دست می‌آید.

روش‌هایی چون ترکیب سولفوریک اسید رقیق شده با آب و گل سیاه (یا خاک سیاه)، واکنش سولفوریک اسید با گل سود به‌جامانده از ضایعات کارخانه‌های آلومینیوم‌سازی، واکنش سولفوریک اسید رقیق شده با هیدروکسید آلومینیوم می‌تواند برخی از این گزینه‌ها برای تهیه این ماده شیمیایی باشد.

جایگزین مناسب برای سولفات آلومینیوم

از آنجایی که هر محصولی دارای ویژگی‌های خاص و منحصربه‌فردی برای خود است، جایگزین کردن یک محصول به جای محصول دیگری تقریباً غیرممکن و نشدنی است. البته این موضوع به شکل کلی برقرار بوده اما اگر قرار باشد در کاربردهای مشخص و تعیین شده، برای هر ماده شیمیایی جایگزینی را تعیین کرد، ممکن است ممکن و شدنی باشد.

آلومینیوم سولفات نیز مانند تمام مواد شیمیایی دیگر، به‌طور خاص جایگزینی نداشته و هیچ ماده شیمیایی نمی‌تواند تمام خواص آن را برای کاربردهای مختلف جایگزین کند؛ اما در خواص جزئی و کوچکتر، این امر ممکن و شدنی است و می‌تواند قابلیت اجرا داشته باشد. به‌طور مثال می‌توان این ماده را برای تصفیه آب با پلی آلومینیوم گلراید جایگزین کرد. همچنین در کاربردهای منعقدکننده، می‌توان به جای این محصول از محصولات دیگری چون منیزیم اکسید، سولفات فرو یا فریک استفاده کرد که هرکدام ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود را دارند.

سولفات آلومینیوم به عنوان یک فلوکولانت و ماده تصفیه‌کننده در صنایع آب و فاضلاب، نساجی، و صنایع دیگر استفاده می‌شود. در برخی موارد، به دلیل محدودیت‌های محیطی و سلامتی، جایگزین‌هایی برای سولفات آلومینیوم مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از جایگزین‌های سولفات آلومینیوم عبارتند از:

1. پلی‌آکریل آمید (Polyacrylamide): این ترکیب به عنوان یک فلوکولانت و ماده پلیمری در تصفیه آب و فاضلاب استفاده می‌شود و در برخی موارد می‌تواند جایگزین مناسبی برای سولفات آلومینیوم باشد.
2. پلی‌آلومینیوم کلرید (Polyaluminum Chloride): این ترکیب نیز به عنوان یک فلوکولانت و ماده تصفیه‌کننده در صنایع آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرد و ممکن است به عنوان جایگزینی برای سولفات آلومینیوم مورد استفاده قرار بگیرد.
3. کلرید آلومینیوم (Aluminum Chloride): این ترکیب نیز در برخی موارد می‌تواند به عنوان جایگزینی برای سولفات آلومینیوم در برخی فرآیندهای صنعتی استفاده شود، اگرچه استفاده از آن ممکن است به دلیل خطرات محیطی و سلامتی، محدود شود.