سولفات آلومینیوم به انگلیسی Aluminium sulfate نوعی ترکیب شیمیایی با فرمول مولکولی Al2(SO4)3 است. آلومینیوم سولفات وزن مخصوص ۳۴۲٫۱۵ گرم بر مول و حالت فیزیکی جامد بلوری سفید دارد. سولفات آلومینیم که در فارسی به نام زاج سفید معروف است ، امکان جذب و حفظ مولکول های آب را از محیط دارد. این محصول قابلیت انحلال پذیری در آب را به میزان ۳۶٫۴ گرم در ۱۰۰ میلی لیتر دارد.
سولفات الومینیم تولیدی کانی کاو برای عرضه در بازار کشور در انواع زیر تولید می گردد:
- سولفات آلومینیوم پودری در مش حدودا ۱۰۰
- آلومینیوم سولفات شکری
- سولفات آلومینیم دانه بندی ۱ تا ۳ میلیمتر
- مخلوط پودر و دانه درشت (زبر)
- سولفات آلومینیوم ۱۷ درصد
- سولفات الومینیم ۱۶ درصد
کاربرد سولفات آلومینیوم
- به عنوان عامل انعقادی در صنعت تصفیه آب و فاضلاب
- در کاغذ سازی و نساجی به عنوان عامل تثبیت رنگ
- در کشاورزی جهت تصحیح پی اچ خاک
از نظر شیمیایی سولفات آلومینیم ماده ای فرار و یا قابل اشتعال نیست ، ولی خاصیت اسیدی دارد و چنانچه آن را در آب حل کنیم ، اسیدی رقیق تولید می شود که امکان دارد پی اچ آن تا ۲ هم کاهش یابد و موجب سوختگی پوست و یا خوردگی فلزات و سایر مواد شود. پس در زمان کار با این ماده باید اصول ایمنی را رعایت نماییم. همچنین به دلیل اینکه زاج سفید ماده ای خورنده است ، بنابراین آن را در کیسه ها و ظروف پلاستیکی و پلیمری بجای ظرف فلزی بسته بندی می کنیم. سولفات آلومینیم به شکل کاملا خالص و خشک تولید نمی شود و آبدار بوده و دارای آبپوش های مختلفی می باشد.
تولید سولفات آلومینیم
اصلی ترین روش تولید سولفات آلومینیوم از طریق واکنش دادن اسید سولفوریک با ترکیبات آلومینیوم دار است که در این مطلب دو روش اصلی تولید را توضیح می دهیم.
در روش اول تولید سولفات آلومینیم از دو ماده آلومینیوم هیدروکسید با فرمول ساختاری Al(OH)3 و اسید سولفوریک با فرمول شیمیایی H2SO4 استفاده می نماییم:
۲Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O
در روش دوم از خود فلز آلومینیوم استفاده می شود و آن را در محلول سولفوریک اسید قرار می دهیم:
۲Als + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
موارد مصرف صنعتی آلومینیوم سولفات
سولفات آلومینیوم برای تصفیه آب و فاضلاب
اصلی ترین کاربرد سولفات آلومینیوم استفاده در فرایند تصفیه آب آشامیدنی است. اصولا این ماده به دلیل خاصیت انعقادی قابل توجه ، اهمیت زیادی در تصفیه آب آشامیدنی دارد. آلومینیوم سولفات از طریق چسبیدن به مواد ناخالصی های معلق در آب و با جذب این مواد ، توده بزرگی ایجاد می نماید. این توده به دلیل سنگین بودن در آب ته نشین می شود و می توان به راحتی آن را فیلتر کرد. این خاصیت لخته کنندگی باعث شده که زاج سفید کاربرد گسترده ای در صنعت تصفیه آب آشامیدنی داشته باشد. البته مصرف هر گونه منعقد کننده دارای آلومینیوم سبب می گردد میزان آلومینیوم در آب افزایش یابد، ولی به دلیل مقدار کم استفاده شده از این مواد ، مسئله خاصی برای سلامت انسان ندارد. چنانچه از مقدار زیادی آلومینیم سولفات در آب استخر های شنا استفاده شود ، ممکن است برای سلامتی خطرناک باشد. البته کاربرد سولفات آلومینیوم در استخر شنا بسیار گسترده است.
سولفات آلومینیم در نساجی
حل کردن سولفات آلومینیوم به میزان فراوان در آب موجب تولید رسوب ژله ای خاصی به نام آلومینیوم هیدروکسید در ته ظرف می شود. در صنعت تولید پارچه و نخ ، این رسوب آلومینیومی برای تثبیت رنگ بر روی الیاف پارچه به روش غیر محلول کردن پیگمانت ها موثر می باشد. آلومینیوم سولفات خاصیت ثابت کننده رنگ در نساجی را دارد که برای رنگرزی منسوجات مفید است. محلول کردن سولفات آلومینیوم در آب و تولید ژل هیدروکسید آلومینیوم یکی از روش های رایج رنگرزی پارچه است. این روش استفاده از زاج سفید قدمت طولانی داشته و احتمالا کاربرد آن به حدود ۲۰۰۰ سال پیش از میلاد باز می گردد.
کاربرد سولفات آلومینیوم در کشاورزی
آهکی شدن و افزایش پی اچ خاک در ایران و بسیاری از نقاط جهان ، یکی از اصلی ترین دلایل عدم دسترسی گیاهان به ریز مغذی های موجود در خاک و در نتیجه تضعیف کشاورزی است. برای درمان این مشکل باید از مواد و کود های اسیدی استفاده نمود. سولفات آلومینیم یک کود کشاورزی نیست اما خاصیت اسیدی داشته و بخصوص برای رشد بهتر گیاهان زینتی و آپارتمانی بکار می رود. برای مثال در پرورش گل ادریسی یا هورتانسیا از ویژگی اسیدی زاج سفید جهت تغییر رنگ گل های این گیاه استفاده می کنند زیرا رنگ گل های این گیاه بستگی به پی اچ خاک دارد.
آلومینیم سولفات در صنعت بهداشتی آرایشی
سولفات آلومینیوم یا زاج سفید که فرمول آن به شکل سولفات آلومینیم پتاسیم AM(SO4)2.12H2O است جزء نمک های آلومینیمی می باشند که کاربرد گسترده ای در تولید دئودورانت ها دارند زیرا خاصیت میکروب کشی داشته و نیز به دلیل ویژگی انقباضی پوست از تعریق بیش از حد پوست جلوگیری می کنند. خاصیت منقبض کنندگی آلومینیوم سولفات در برخی کشور ها برای استفاده و تولید قلم های بند آور خون در بریدگی های سطحی و کوچک دارد.
سایر کاربرد ها
سولفات آلومینیوم در صنعت ساختمان سازی به بتن افزوده می شود که خواص مفیدی دارد. همچنین در آتش نشانی از آن به عنوان عامل فوم ساز برای تولید فوم های آتش نشانی استفاده می کنند. این ماده در پودرهای خمیر مایه ، جلوگیری از رشد جلبک در استخرها و مخازن آب ، در چرم سازی ، تولید برخی کود های کشاورزی ، تولید صابون ، تولید دارو و تولید کاتالیزورهای شیمیایی کاربرد دارد.
تجزیه سولفات آلومینیوم
در صورتی که حرارتی در حدود ۵۸۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی گراد به سولفات آلومینیم اعمال کنیم ، این ترکیب به گاما آلومینا و تری اکسید سولفور تجزیه خواهد شد. همچنین زاج سفید قابلیت ترکیب شدن با آب و نمک های آبدار را دارد. این ماده به دلیل خاصیت اسیدی با جوش شیرین واکنش داده و کف حاوی کربن دی اکسید تولید می کند به همین دلیل در تولید فوم های آتش نشانی کاربرد دارد:
Al2(SO4)3 + 6NaHCO3 → ۳Na2SO4 +2Al(OH)3 + 6CO2
خطرات سولفات آلومینیم
استعمال خوراکی سولفات آلومینیوم و یا استنشاق بخارات آن ممکن است خطرناک باشد. استنشاق بخارات آن سبب ایجاد حالت تنگی نفس و سرفه می شود. برخورد فیزیکی آلومینیم سولفات با چشم یا پوست موجب حساسیت ، سوزش، خارش و قرمزی می گردد. بلعیدن آن باعث دل درد و سوزش شکم می شود و فردی که آن را خورده باشد احتمالا دچار اسهال و استفراغ و تهوع شود. بعد از افزودن آب به سولفات آلومینیوم ، این ماده تا حدودی تجزیه شده و سولفوریک اسید آزاد می کند که ویژگی اسیدی دارد و اگر با پوست و بافت های بدن تماس داشته باشد ، سوختگی شیمیایی بوجود می آید.
روش انجام کمک های اولیه به فرد دچار سوختگی
در صورتی که سولفات آلومینیوم با بافت های حساس تماس داشته باشد ، موضع را برای ۱۵ دقیقه با مقادیر کافی آب سرد شستشو دهید. در صورت تنفس بخارات ناشی از زاج محل سربسته را ترک کرده و خود را به هوای آزاد برسانید. در صورت بلع مقداری از این ماده ، خوردن یک لیوان شیر مفید است اما خوردن آب سبب تولید اسید می شود که خطرناک است. اگر سولفات آلومینیوم غلیظ به مقدار زیاد با پوست تماس داشت ، لباس های آلوده را دربیاورید و موضع را با مقادیر زیاد آب سرد بشویید. برای خنثی کردن حالت اسیدی آلومینیوم سولفات می توان از مقداری کربنات سدیم یا آهک هیدراته استفاده نمایید.
روش انبارداری و حمل و نقل
سولفات آلومینیوم خاصیت اسیدی دارد و به همین علت موجب خورندگی در وسایل و مخازن فلزی می شود به همین دلیل برای بسته بندی ، حمل و نگهداری آن باید از مواد پلاستیکی ، فایبرگلاس ، فولاد ضد زنگ و مواد مقاوم در برابر خوردگی استفاده نمود. زاج سفید را در محلی خشک و خنک و داخل بسته بندی دو لایه نگهداری نمایید زیرا تمایل زیادی به جذب رطوبت محیط دارد که در نتیجه فرمول آن تغییر می کند. در صورت نگهداری طولانی مدت و یا در محل نامناسب ، امکان سفت و کلوخه شدن این ماده وجود دارد. از نگهداری آن در کنار مواد قلیایی ، اکسید کننده و واکنش دهنده خودداری نمایید.