آلوم يا زاج سفيد در تصفيه آب و به عنوان ماده ثابت کننده رنگهاي نساجي کاربرد دارد، همچنين در تهيه داروها و صنايع داروسازي نيز کاربرد دارد.
زاج سفيد با نام هاي تجاري مختلف شناخته مي شود، آلوم پرال، آلوم اسيدي، کيک آلوم، آلوم شده، آلوم کاغذسازي و آلوم گسترده تعدادي از اين اسامي اند.
ترکيب فوق کريستال سفيد رنگ و يا پودري مي باشد و از واکنش بين آلومينيوم هيدروکسيد و اسيد سولفوريک ساخته مي شود. ترکيب فوق فرار نمي باشد، اشتعال پذير نيست اما بسيار اسيدي است به طوري که هنگامي که در آب حل مي گردد pH آن به کمتر از 2 حواهد رسيد و مي تواند باعث سوزاندن پوست و يا خوردگي فات شود.
مشخصات فيزيکي و شيميايي
| فرمول شيميايي | Al2(SO4)3 |
| جرم مولکولي | 342.131 gr/mol |
| شکل ظاهري | جامد کريستالي سفيد رنگ |
| نقطه ي ذوب | 750 درجه ي سانتي گراد |
| حلاليت | در آب کاملا اما در الکل ها به مقدار کم قابل حل است |
تجزيه شدن: از تجزيه ي حرارتي اين ماده آلومينيوم اکسيد، سولفور دي اکسيد و اکسيژن طبق فرايند زير حاصل مي شود. اين واکنش در دماي حدود 770 الي 860 درجه ي سانتي گراد رخ مي دهد
الف) صنعتي- در رنگهاي نساجي استفاده مي شود.
ب) خالص- در صنايع داروسازي کاربرد دارد.
ج) آزمايشگاهي- به عنوان معرف در تجزيه هاي شيميايي مورد استفاده قرار مي گيرد.
هر سه نوع آلوم اشاره شده در بالا به صورت پودر سفيد رنگ، گرانول، کلوخه اي و يا ورقه اي مي باشند که از هرگونه ناخالصي مشهود عاري مي باشند و تقريبا به صورت کامل در آب حل مي شوند.
در آب کاملا حل مي شود اما در الکل ها نامحلول است و به دليل خاصيت هيدروليز محلول آن در آب اسيدي است. نمک بدون آب اين ماده را مي توان از طريق آبگيري بلورها در دماي 200 تا 250 درجه سانتيگراد بدست آورد. اين ماده در 750 °C کاملا تجزيه شده توليد آلومينا، دي اکسيد گوگرد و تري اکسيد گوگرد مي نمايد. در گريد تجاري اين ماده عموما به صورت Al2(SO4)3.14H2O توليد شده و داراي 17% Al2O3 است. سولفات آلومينيوم 18 آبه نيز به صورت گسترده در کاغذسازي و تصفيه آب دارد.
زاج سفيد از حل کردن بوکسيت بسيار نرم شده (آلوميناي آبدار، Al2O3.H2O) در اسيد سولفوريک، در داخل ظروفي که توسط سرب روکش شده است و با بخار روغن کار مي کند، بدست مي آيد. سپس محلول را در داخل مخازن بزرگ توسط آب رقيق مي کنند تا لجن و مواد حل نشده ته نشين شوند. بعد از صاف کردن محلول در مخازن متعدد، محلول اين ماده تصفيه شده در دستگاه تبخير تغليظ مي شود. پس از تغليظ مناسب مايع حاصله داراي 57% از محصول فوق (حدود 13 مولکول آب در هر مول) تشکيل خواهد شد.
2Al(OH)3+3H2SO4→Al2(SO4)3+6H2O
تشکيل بلورهاي زاج سفيد به وسيله اضافه کردن مقدار استوکيومتري سولفات سديم يا سولفات پتاسيم در مخازن تبلور انجام مي شود.
اين ترکيب شيميايي کاربردهاي بسيار زيادي دارد و ما در زندگي روزمره با اين ماده برخورد داريم، حتي بدون اينکه بدانيم. مصريان باستان از 2000 سال قبل از ميلاد مسيح آلوم معدني را به عنوان تثبيت کننده در رنگرزي استفاده مي کردند. در توليد کاغذ براي بهبود پايداري، افزايش ميزان نفوذ جوهر و در تصفيه آب براي بهبود شفافيت آب از اين ماده استفاده مي شود.
از ديگر کاربردهاي آلوم مي توان به استفاده در تصفيه پساب، عامل تسريع کننده در بتن، عامل شفاف کننده در چربي ها و روغن ها و به عنوان عامل کف ساز در کف هاي آتش، اشاره کرد.
يون Al توانايي بالايي در ه کردن قطعات کلوئيدي دارد و يک کواگولانت به حساب مي آيد. عمده ذرات معلق کلوئيدي موجود در آب داراي بار منفي هستند. يون Al موجود در آلوم با آب واکنش داده و يون هاي با بار مثبت را تشکيل ميدهد. اين يونها با ذرات معلق ترکيب شده و باعث رسوب ذرات معلق در آب مي شوند که با شدن از آب جدا مي گردند. شکل زير مربوط به يک واحد تصفيه آب صنعتي با استفاده از اين ماده است.
از اين ماده براي حذف ذرات معلق در استخر استفاده فراوان مي شود. زاج سفيد را بايد قبل از کردن به آب استخر افزود. محلول زاج سفيد در آب اسيدي است و معمولا در هنگام استفاده مقداري کاستيک سودا يا جوش شيرين (عموما به ازاي هر کيلوگرم زاج سفيد نيم کيلوگرم از کاستيک سودا يا جوش شيرين ) نيز به آب اضافه مي شود تا درجه اسيدي آب در محدوده قابل قبول باقي بماند.
همان گونه که قبلا شرح داده شد محلول اين ماده در آب خاصيت اسيدي دارد. در کشاورزي خصوصا پرورش گياهان زينتي pH خاک بسيار مهم است به گونه اي که در برخي موارد بر روي رنگ گل و گياه نيز تاثير مي گذارد. کشاورزان براي تنظيم pH بهينه براي رشد گياه، با توجه به نوع خاک و گياه ميزان مورد نياز آلوم را به خاک مي افزايند.
از آنجايي که Al در دسته مواد مورد نياز براي رشد گياه قرار ندارد، ريختن سولفات آلومينيوم مايع به صورت مستقيم بر روي گياه نه تنها اثر مثبتي ندارد بلکه مي تواند به ضرر گياه نيز باشد. بهترين راه براي استفاده از اين ماده افزودن آن به خاک است.
مقدار دقيق مصرف بر اساس نوع خاک و نتايج آناليز آن بايد تعيين گردد.
البته برخي از کشاورزان به صورت تجربي مقدار مورد نياز را براي خاک مصرفي خود بدست مي آورند که توصيه نمي شود.
نقش سولفات آلومينيوم در افزايش عمر گلهاي شاخه بريده فقط به پايين آمدن pH محلول گلدان محدود نمي شود. بلکه تا حدي به عنوان ماده ضد ميکروبي در محلول غذايي بر عملکرد گلها تاثير دارد. استفاده از اين ترکيب به تنهايي يا همراه با ساكارز باعث كيفيت و ماندگاري گل هاي شاخه بريده در مرحله پس از برداشت مي شود.
صنعت توليد کاغذ از جمله صنايعي است که مواد شيميايي در آنها کاربرد زيادي دارند . رد پاي بسياري از اسيد ها ، بازها ، حلال ها ، سورفکتانت ها و ديگر مواد شيميايي را مي توان در فرآيندهاي کاغذ سازي پيدا کرد . سولفات آلومينيوم از جمله موادي است که در توليد کاغذ مورد استفاده قرار مي گيرد . الياف سلوي موجود در کاغذ تمايل دارند که آب را به خود جذب کنند که عموما اتفاقي ناخوشايند به شمار مي رود . براي حل اين مشکل سايزينگ (sizing) اناجم مي شود که در آن با استفاده از آلوم و روزين کاغذ را ضد آب مي کنند .
ترکيب فوق بايد در يک محيط سرد و خشک و در ظرف هاي در بسته نگهداري شود.
اين ماده نبايد در محيط رطوبت دار قرار بگيرد ، زيرا آب را به راحتي جذب مي نمايد و موجب مي شود تا سطح ماده لغزنده گردد.
با توجه به کاربرد هاي فراوان سولفات آلومينيوم در داروسازي، کشاورزي، تصفيه ي آب و… در سال 2018 بازار مصرفي اين محصول چيزي حدود 839.4 ميليون دلار بود و انتظار مي رود با رشد CAGR اي در حدود 3 درصد روندي صعودي در سال هاي پيش رو (2018-2026) داشته باشد. تنها 0.5 درصد از آب موجود در جهان آب شيرين است. افزايش جمعيت و بالا رفتن نياز به فرايند هاي تصفيه ي آب موجب گشته است تا بازار اين ترکيب نيز تحت تاثير قرار بگيرد.
پيش بيني مي شود رشد مصرف اين محصول در کشور چين نسبت به ساير مناطق بيشتر باشد اما تخمين زده مي شود که اروپا با اختصاص دادن سهمي در حدود 19.9? از بازار جهاني تا پايان سال 2028 به بزرگترين مصرف کننده ي اين ترکيب تبديل گردد و بازار مصرفي اين محصول را به خود احتصاص دهد. بعد از اروپا، آمريکاي شمالي بزرگترين مصرف کننده ي اين ماده به شمار مي آيد. انتظار مي رود خاورميانه و کشور هاي آفريقايي نيز رشد CAGR 1.9 درصدي در طول دوره ي پيش بيني شده داشته باشند.
در مطالعاتي که بر روي کساني که در کارخانه توليد اين ماده کار مي کنند، انجام شده است:
ترکيب فوق در مصارف صنعتي و خانگي به طور فراوان مورد استفاده قرار مي گيرد اما خاصيت اسيدي اين ماده مي تواند سبب خسارات زيادي شود ، بنابراين هنگام استفاده از اين ترکيب نکات ايمني را رعايت نماييد.
لينک‌هاي مفيد:
درباره این سایت