stringtranslate.com

Сульфат алюминия

Сульфат алюминия — это соль с формулой Al2 ( SO4 ) 3 . Он растворим в воде и в основном используется в качестве коагулирующего агента (способствующего столкновению частиц путем нейтрализации заряда) при очистке питьевой воды [3] [4] и на очистных сооружениях сточных вод , а также в производстве бумаги.

Безводная форма встречается в природе как редкий минерал миллосевичит , который можно найти, например, в вулканических средах и на горящих отвалах отходов угледобычи. Сульфат алюминия редко, если вообще когда-либо, встречается в виде безводной соли. Он образует ряд различных гидратов , из которых гексадекагидрат Al 2 (SO 4 ) 3 ·16H 2 O и октадекагидрат Al 2 (SO 4 ) 3 ·18H 2 O являются наиболее распространенными. Гептадекагидрат, формула которого может быть записана как [Al(H 2 O) 6 ] 2 (SO 4 ) 3 ·5H 2 O, встречается в природе как минерал алуноген .

В некоторых отраслях промышленности сульфат алюминия иногда называют квасцами или бумажными квасцами . Однако название « квасцы » чаще и правильнее использовать для любой двойной сульфатной соли с общей формулой X Al(SO
4)
2·12ч
2O , где X — одновалентный катион, такой как калий или аммоний . [5]

Производство

В лаборатории

Сульфат алюминия можно получить путем добавления гидроксида алюминия , Al(OH) 3 , к серной кислоте , H2SO4 :

2 Al(OH) 3 + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 H 2 O

или нагреванием алюминия в растворе серной кислоты:

2 Al + 3 H 2 SO 4 → Al 2 (SO 4 ) 3 + 3 H 2 ↑

Из квасцовых сланцев

Алюмокальциевые сланцы , используемые в производстве сульфата алюминия, представляют собой смеси железного колчедана , силиката алюминия и различных битуминозных веществ и встречаются в верхней Баварии , Богемии , Бельгии и Шотландии . Их либо обжигают, либо подвергают выветриванию на воздухе. В процессе обжига образуется серная кислота , которая воздействует на глину, образуя сульфат алюминия, аналогичное состояние возникает при выветривании. Масса теперь систематически экстрагируется водой и готовится раствор сульфата алюминия с удельным весом 1,16. Этот раствор оставляют стоять на некоторое время (чтобы могли отделиться сульфат кальция и основной сульфат железа (III) ), а затем выпаривают до тех пор, пока сульфат железа (II) не кристаллизуется при охлаждении; затем его сливают и выпаривают до тех пор, пока он не достигнет удельного веса 1,40. Теперь его оставляют на некоторое время и декантируют от любого осадка. [6]

Из глины или боксита

При получении сульфата алюминия из глины или боксита материал осторожно прокаливают , затем смешивают с серной кислотой и водой и постепенно нагревают до кипения; если используется концентрированная кислота, то, как правило, не требуется внешнего нагрева, так как образование сульфата алюминия является экзотермическим . Дают постоять некоторое время, а прозрачный раствор сливают.

Из криолита

При использовании криолита в качестве руды его смешивают с карбонатом кальция и нагревают. Таким образом образуется алюминат натрия ; затем его извлекают водой и осаждают либо гидрокарбонатом натрия , либо пропусканием тока углекислого газа через раствор. Затем осадок растворяют в серной кислоте. [6]

Использует

Образец осадка, взятый из озера Миннесота. Хлопья сульфата алюминия изображены как белые комки вблизи поверхности осадка.

Сульфат алюминия иногда используется в пищевой промышленности в качестве укрепляющего агента, где он принимает номер E520 , и в кормах для животных в качестве бактерицида . В Соединенных Штатах FDA перечисляет его как « общепризнанное безопасное » без ограничений по концентрации. [7] Сульфат алюминия может использоваться как дезодорант , вяжущее средство или как кровоостанавливающее средство для поверхностных ран после бритья. [ требуется ссылка ] Сульфат алюминия используется в качестве протравы при окраске и печати на текстиле .

Это распространенный адъювант вакцин , который действует «путем содействия медленному высвобождению антигена из депо вакцины, образованного в месте инокуляции ». [ необходима цитата ]

Сульфат алюминия используется для очистки воды и химического удаления фосфора из сточных вод . Он заставляет взвешенные примеси коагулировать в более крупные частицы, а затем легче оседать на дно контейнера (или отфильтровываться). Этот процесс называется коагуляцией или флокуляцией . Исследования показывают, что в Австралии сульфат алюминия, используемый таким образом для очистки питьевой воды, является основным источником сероводорода в системах канализации . [8] Инцидент с неправильным и чрезмерным применением в 1988 году загрязнил водоснабжение Кэмелфорда в Корнуолле .

Сульфат алюминия использовался как метод эвтрофикации для мелководных озер. Он работает за счет снижения фосфорной нагрузки в озерах. [9] [10]

При растворении в большом количестве нейтральной или слабощелочной воды сульфат алюминия образует студенистый осадок гидроксида алюминия Al(OH) 3 . При крашении и печатании тканей студенистый осадок помогает красителю удерживаться на волокнах одежды, делая пигмент нерастворимым.

Сульфат алюминия иногда используется для снижения pH садовой почвы, так как он гидролизуется с образованием осадка гидроксида алюминия и разбавленного раствора серной кислоты . Пример того, что изменение уровня pH почвы может сделать с растениями, можно увидеть, глядя на Hydrangea macrophylla . Садовод может добавить сульфат алюминия в почву, чтобы снизить pH, что, в свою очередь, приведет к тому, что цветы гортензии изменят цвет (поменяют цвет на синий). Алюминий делает цветы синими; при более высоком pH алюминий недоступен для растения. [11]

В строительной отрасли он используется как гидроизоляционный агент и ускоритель в бетоне . Другое применение - пенообразователь в пене для пожаротушения .

Он также может быть очень эффективным средством против моллюсков [12] , убивая испанских слизней .

Протравы триацетат алюминия и сульфат алюминия можно приготовить из сульфата алюминия, при этом образующийся продукт определяется количеством использованного ацетата свинца (II) : [13]

Эл
2(ТАК
4)
3+ 3  Pb(CH
3КО
2)
2→ 2  Al(CH
3КО
2)
3+ 3  PbSO
4
Эл
2(ТАК
4)
3+ 2  Pb(CH
3КО
2)
2→ Ал
2ТАК
4(Ч.)
3КО
2)
4+  2PbSO4
4

Химические реакции

Соединение разлагается на γ-оксид алюминия и триоксид серы при нагревании от 580 до 900 °C. Соединяется с водой, образуя гидратированные соли различного состава.

Сульфат алюминия реагирует с бикарбонатом натрия , к которому добавлен стабилизатор пены, образуя диоксид углерода для огнетушащих пен :

Al 2 (SO 4 ) 3 + 6 NaHCO 3 → 3 Na 2 SO 4 + 2 Al(OH) 3 + 6 CO 2

Углекислый газ улавливается стабилизатором пены и создает густую пену, которая будет плавать поверх углеводородного топлива и перекрывать доступ к атмосферному кислороду , подавляя огонь . Химическая пена была непригодна для использования с полярными растворителями , такими как спирт , поскольку топливо смешивалось с пеной и разрушало ее. Образующийся углекислый газ также служил для выталкивания пены из контейнера, будь то переносной огнетушитель или стационарная установка с использованием шлангов. Химическая пена считается устаревшей в Соединенных Штатах и ​​была заменена синтетическими механическими пенами, такими как AFFF , которые имеют более длительный срок хранения, более эффективны и более универсальны, хотя некоторые страны, такие как Япония и Индия, продолжают ее использовать. [ необходима цитата ]

Ссылки

Сноски

  1. ^ Прадьот Патнаик. Справочник по неорганическим химикатам . McGraw-Hill, 2002, ISBN  0-07-049439-8
  2. ^ abc NIOSH Карманный справочник по химическим опасностям. "#0024". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ Глобальный фонд здравоохранения и образования (2007). "Обычная коагуляция-флокуляция-седиментация". Безопасная питьевая вода имеет важное значение . Национальная академия наук. Архивировано из оригинала 2007-10-07 . Получено 2007-12-01 .
  4. ^ Kvech S, Edwards M (2002). «Контроль растворимости алюминия в питьевой воде при относительно низком и высоком pH». Water Research . 36 (17): 4356–4368. Bibcode : 2002WatRe..36.4356K. doi : 10.1016/S0043-1354(02)00137-9. PMID  12420940.
  5. ^ Остин, Джордж Т. (1984). Химическая перерабатывающая промышленность Шрива (5-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill. стр. 357. ISBN 9780070571471. Архивировано из оригинала 2014-01-03.
  6. ^ ab Chisholm 1911, стр. 767.
  7. ^ 21 CFR 182.1125, 2020-04-01 , получено 2021-02-22
  8. ^ Илье Пикаар; Кешаб Р. Шарма; Шиху Ху; Вольфганг Герньяк; Юрг Келлер; Чжиго Юань (2014). «Снижение коррозии канализации за счет комплексного управления городским водоснабжением». Science . 345 (6198): 812–814. Bibcode :2014Sci...345..812P. doi :10.1126/science.1251418. PMID  25124439. S2CID  19126381.
  9. ^ Кеннеди, Роберт Х.; Кук, Г. Деннис (июнь 1982 г.). «Контроль фосфора в озере с помощью сульфата алюминия: определение дозы и методы применения». Журнал Американской ассоциации водных ресурсов . 18 (3): 389–395. Bibcode : 1982JAWRA..18..389K. doi : 10.1111/j.1752-1688.1982.tb00005.x. ISSN  1093-474X.
  10. ^ Мартин, Хузер, Брайан Дж. Эгемос, Сара Харпер, Харви Хапфер, Майкл Дженсен, Хеннинг Пилигрим, Кейт М. Райтцель, Каспер Райдин, Эмиль Футтер (2016). Долговечность и эффективность добавления алюминия для уменьшения выброса фосфора в отложения и восстановления качества воды в озере. Уппсальский университет, Лимнологи. OCLC  1233676585.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ Кари Хоул (2013-06-18). «Голубой или розовый — какого цвета ваша гортензия». Расширение Иллинойсского университета . Получено 2018-09-03 .
  12. ^ Совет, Британская защита урожая; Общество, Британская экологическая; Биологи, Ассоциация прикладной биологии (1994). Полевые границы: интеграция сельского хозяйства и охраны природы: материалы симпозиума, организованного Британским советом по защите урожая совместно с Британским экологическим обществом и Ассоциацией прикладной биологии и состоявшегося в Университете Уорика, Ковентри 18–20 апреля 1994 года. Британский совет по защите урожая. ISBN 9780948404757.
  13. ^ Георгиевич, Фон (2013). Химическая технология текстильных волокон – их происхождение, структура, подготовка, промывка, отбеливание, крашение, печать и отделка. Читать книги. ISBN 9781447486121. Архивировано из оригинала 2017-12-05.

Обозначения

Внешние ссылки