سولفات آلومینیوم (آلومینیوم سولفات) که به آلوم ۱۷% یا زاج سفید نیز معروف است یک منعقد کننده صنعتی است که بیشتر در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارد. سولفات آلومینیوم یک ترکیب شیمیایی تحت عنوان منعقد کننده که در آب به طور کامل و در الکل به میزان کمی حل می‌شود. این ماده قابل اشتعال، سمی و فرار نمی‌باشد. فرمول شیمیایی این ترکیب Al۲(SO۴)۳ است. کاربرد آلوم در تصفیه فاضلاب، تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب کاغذسازی می‌باشد. این ماده شیمایی با نام های دیگر شامل زاج سفید سنتی،زاج آلومینیوم، کیک آلوم، نمک آلومینیوم، آلوم، زاج آلوم، آلومینیوم سولفات، زاج عطاری، زاج سفید عطاری و نام آیوپاک هگزا دکا هیدرات نیز شناخته می شود.
ویژگی های سولفات آلومینیوم
کاربردآلومینیوم سولفات
تصفیه آب فاضلاب یکی از مهمترین کارهایی است که یک صنعت و یا کشور باید انجام دهد، زیرا منابع آبی دنیا در حال اتمام است. سولفات آلومینیوم ماده ارزشمندی است که می تواند برای تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار گیرد. این ماده به صورت نمکی و همچنین فلزی وجود دارد. کارایی تصفیه آب و فاضلاب به فناوری بکار رفته در تصفیه بستگی به عوامل مختلفی دارد.
از سولفات آلومینیوم، می توان در صنایع مختلفی استفاده کرد، که عبارتند از:
- تصفیه فاضلاب صنعتی
- تصفیه فاضلاب بهداشتی
- جوهر، غذا، فلزات و مواد زائد روغنی
- حذف فسفر و کاهش رنگ
- ضایعات کاغذ و تفاله
- آبگیری لجن
اهمیت سولفات آلومینیوم در صنایع
صنعت نیشکر تحت آن صنایعی قرار دارد که دارای مقدار زیادی آب شیرین هستند و مقدار زیادی پساب آزاد می کنند. هدف از این کار تحقیقاتی بررسی رفتار فلز و نمک سولفات آلومینیوم برای تصفیه فاضلاب صنعت قند بر روی اکسیداسیون شیمیایی و اکسیداسیون الکتروشیمیایی است.
اثر pH، دوز، دما و تجزیه بر روی فلز و نمک نیز با هر دو روش درمان بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که حداکثر ۹۰٪ نیاز اکسیژن شیمیایی و ۹۴٪ حذف رنگ را می توان با الکترود آلومینیوم در شرایط مطلوب، pH 7، تراکم جریان ۱۷۸ A / m2، فاصله الکترود ۲۰ میلی متر و محلول نمک ۰.۵ به دست آورد.
به همین ترتیب، به ترتیب ۸۱ درصد تقاضای اکسیژن شیمیایی و ۸۵ درصد حذف رنگ با آلوم برای محلول آهک ۰.۵ میلی متر، در بارگذاری جرم ۵۰ میلی مولار، دمای عملکرد ۲۱ درجه سانتیگراد و pH مطلوب ۷ به دست آمد. لجن تولید شده پس از تیمار نیز با استفاده از فیلتراسیون ته نشینی، حرارتی، FTIR و SEM مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
ویژگی های سولفات آلومینیوم
| نام محصول | آلومینیوم سولفات |
| جرم مولکولی | ۳۴۲.۱۵ گرم بر مول |
| دانسیته | ۲.۶۷ گرم بر سانتی متر مکعب |
| شکل ظاهری | پودر سفید |
| نقطه جوش | ۳۳۰ درجه سانتی گراد |
| نقطه ذوب | ۷۷۰ درجه سانتی گراد |
| محلول | در آب |
تصفیه آب و فاضلاب
از رایج ترین کاربردهای سولفات آلومینیوم تصفیه فاضلاب و تصفیه آب شرب می‌باشد. این ماده را به میزان معین و طبق دستورالعمل به آب اضافه می‌شود و ناخالصی ها و ذرات کلوئیدی موجود در آب به هم چسبیده، ته نشین شده و در نهایت از فیلتر تصفیه عبور نمی‌کند و به همین سادگی آلوم می‌تواند حدود ۹۹ درصد از ناخالصی‌ها را از آب پاک کند.
کاربرد سولفات آلومینیوم در استخر
استخر آب بعد از فصل زمستان گاهی تیره رنگ یا به رنگ سبز باشد که یعنی میزان PH و همچنین میزان کلر کافی نیست. آلومینیوم سولفات ماده‌ی شیمایی منعقد کننده است که نقش اتصال مواد جامد به یکدیگر را دارد و به سمت پایین رسوب کرده و اجازه‌ی تمیزی به فیلتر تصفیه را می‌دهد. این فرایند لخته سازی هم در تمیز کردن استخر و هم در تصفیه آب بسیار مهم است. سولفات پتاسیم نیز نوعی دیگر از منعقد کننده ها ایت که مواد جامد داخل استخر را به دام می‌اندازد.
صنعت کاغذ سازی
با توجه به ویژگی های مثبت این ماده شیمایی در روند کاغذ سازی بعد از تصفیه آب در این صنعتی دارای مزایای بسیاری می‌باشد:
- افزایش واکنش های شیمایی در فرآیند سفید سازی خمیر کاغذ
- ایجاد درخشندگی به کاغذ
- افزایش چسبندگی به خمیر
- پیشگیری از آسیب دیدن الیاف کاغذ
صنعت کشاورزی
یکی از کاربردهای آلوم در صنعت کود دهی گیاهان و صنعت کشاورزی می‌باشد. کاشت و رشد گیاه نیاز به خاک با PH مناسب به خود دارد. با افزودن میزان معینی سولفات آلومینیوم به خاک، PH کاهش پیدا کرده و خاک اسیدی تر داریم.
صنعت رنگرزی
از سولفات آلومینیوم در تصفیه پساب نساجی و رنگرزی هم کاربرد دارد. این ماده شیمیایی حکم تثبیت کننده رنگ پارچه را دارد.
از دیگر کاربردهای ماده‌ی سولفات آلومینیوم می توان به محصولات آرایشی مانند صابون‌ها، تصفیه کننده چربی و روغن ها (دستگاه چربی گیر)، کپسول های اطفاء حریق به عنوان عامل فوم ساز، صنایع پزشکی، تولید گلیسیرین، کاتالیست در تولید اتان و … اشاره کرد.
فرآیند EC در سولفات آلومینیوم
در فرآیند EC، انعقاد در اثر اکسیداسیون الکترولیتی ماده مناسب در محل ایجاد می شود. در طی این فرآیند، گونه های یونی باردار با اجازه دادن به آن برای واکنش با یونی که دارای بار مخالف است، یا با هیدروکسیدهای فلزی گله ای تولید شده در پساب، از فاضلاب خارج می شوند.
از ورق آلومینیوم برای تصفیه فاضلاب صنعت نساجی، رنگ آمیزی فاضلاب، فلز سنگین، تصفیه فاضلاب، تصفیه فاضلاب پتروشیمی، تصفیه فاضلاب لبنی، تصفیه فاضلاب بیمارستان، به شکل نمک شیرابه، فاضلاب لبنیات، فاضلاب سموم دفع آفات و فاضلاب دباغ خانه استفاده می شود.
سولفات آلومینیوم در مقایسه با سایر فلزات برای پساب صنعتی و تصفیه آب آشامیدنی به راحتی در دسترس، مناسب اقتصادی و بسیار کارآمد است. صنعت قند یکی از مصرف کنندگان عمده آب است و مقدار زیادی فاضلاب را تخلیه می کند. از این رو، با این اطلاعات، آزمایشی برای تصفیه پساب صنعت قند با نمک و الکترود آلومینیوم انجام شد.
هدف اصلی این کار، ارزیابی عملکرد و اثربخشی سولفات آلومینیوم (نمک و الکترود) برای تصفیه فاضلاب صنعت قند توسط روشهای شیمیایی و اکسیداسیون الکترو است. پارامترهای عملیاتی آزمایشی، اثر pH اولیه، تراکم جریان اعمال شده و فاصله بین الکترودها برای فاضلاب صنعت قند مورد بررسی قرار می گیرد.
سولفات آلومینیوم در روش الکترو انعقاد
نمک های سولفات آلومینیوم با کلرید و نیترات بسیار محلول هستند و در تماس با آب طیف وسیعی از گونه های محلول را تشکیل می دهند. سرنوشت و رفتار سولفات آلومینیوم در محیط های آبی بسیار پیچیده است. گونه آلومینیوم، که به تقسیم آلومینیوم در بین اشکال مختلف فیزیکی و شیمیایی اشاره دارد و حلالیت سولفات آلومینیوم تحت تاثیر طیف گسترده ای از پارامترهای محیطی، از جمله pH، دمای محلول و محتوای کربن آلی محلول (DOC) قرار دارد. فلزات موجود در محلول ممکن است به عنوان مجتمع های محلول، به عنوان یون های آزاد، در ارتباط با ذرات، به عنوان کلوئیدها یا به عنوان جامد در فرایند رسوب وجود داشته باشد. در تصفیه فاضلاب، می توان از آن به عنوان الکترود در روش الکترو انعقاد، نمک شیمیایی به عنوان منعقد کننده و لجن استفاده کرد. نمک های سولفات آلومینیوم به دلیل اثربخشی در از بین بردن طیف وسیعی از ناخالصی ها، از جمله ذرات کلوئیدی و مواد آلی محلول، به عنوان منعقد کننده در فرآیند تصفیه آب استفاده می شود.
حالت خنثی سازی کلوئیدها توسط محصولات هیدرولیز کاتیونی و اختلاط ناخالصی ها در رسوب هیدروکسید آمورف به طور کلی از نظر دو مکانیزم مشخص توضیح داده می شود. اهمیت نسبی این مکانیزم ها به عواملی مانند pH و مقدار مصرف بستگی دارد. منعقد کننده های جایگزین مبتنی بر اشکال سولفات آلومینیوم از قبل هیدرولیز شده در بسیاری از موارد از مواد افزودنی سنتی موثرتر هستند، اما نحوه عملکرد آنها کاملا مشخص نیست، خصوصا با توجه به نقش خنثی سازی بار و رسوب هیدروکسید دارد. انعقاد الکتریکی روش دیگری برای تصفیه آب و فاضلاب است که در آن از آلومینیوم به عنوان الکترود استفاده می شود.
آلومینیوم سولفات در تصفیه آب صنعتی
برای بهبود استفاده از آب صنعتی، باید کمیت و کیفیت آب در نظر گرفته شود. برای جلوگیری از انتشار ناخواسته آلودگی ها به محیط زیست، هدف نهایی تخلیه پساب صفر است که شامل استفاده مجدد، بازیافت و بازآفرینی آب است.
نتیجه گیری می شود که ترکیب سولفات آلومینیوم نقش خوبی در تصفیه فاضلاب دارد، به ویژه این که علاوه بر عملکرد بالا با تجزیه و تحلیل، نشان می دهد. حداکثر ۹۰٪ ۲۲۰ میلی گرم در لیتر COD و ۹۴٪ کاهش رنگ با کاتالیز ۰۵ M NaCl، فاصله الکترود ۲۰ میلی متر، تراکم جریان ۱۷۸ A / m3 در pH مطلوب ۷ با اکسیداسیون الکتروشیمیایی مشاهده شد.
همچنین ۸۱ ۸۱ COD و ۸۵ reduction کاهش رنگ با محلول آهک ۰.۵ میلی متر، بارگذاری جرم ۵۰ میلی متر و دمای عملکرد ۲۱ درجه سانتیگراد در pH مطلوب ۷ با اکسیداسیون شیمیایی نشان می دهد.
سولفات آلومینیوم در مقایسه با آلوم خصوصیات ته نشینی و فیلتراسیون خوبی را نشان می دهد. لجن خشک شده، تولید شده پس از تصفیه الکتروشیمیایی کوچک، پوسته و آسیاب است که به راحتی قابل دفع است. در غیر این صورت می توان از آن به عنوان کود محصولات کشاورزی استفاده کرد. سرانجام، در مقایسه با درمان انعقادی شیمیایی، کارایی درمان الکترو انعقادی بیشتر است.
