Алюминия сульфат

Промышленное применение сульфата алюминия

Сульфат алюминия — неорганическая соль, используемая в бытовых и промышленных нуждах.

Физические свойства соединения: цвет — белый, с голубоватым, серым или розовым оттенком; плотность — 2,146 грамм на сантиметр кубический; температура плавления — 770 градусов по Цельсию.

Химические свойства: хорошо растворяется в воде и плохо в спирту; молярная масса — 342,14 грамм на моль. Вступает в реакцию с гидроксидами, кислотами и солями, а также азотом и водой.

При обычных условиях кристаллогидрат сульфата алюминия содержит одну молекулу соли и 16 молекул воды. При нагревании вода испаряется, но твердость вещества при этом не изменяется. Сульфат обладает свойством поглощения воды непосредственно из атмосферы, так что его необходимо держать в защищенном от влаги месте.

Сернокислый алюминий относится к сильным электролитам. При электрической диссоциации сульфат алюминия распадается сразу на пять ионов: два катиона трехвалентного алюминия и три аниона двухвалентного сульфата. Это подтверждает его сильные электролитические свойства, так как слабые электролиты распадаются всего на два иона.

Реакция гидролиза сульфата алюминия проходит в три этапа. На первом этапе растворенное вещество образует гидроксосульфат алюминия и серную кислоту. На втором этапе образуется дигидроксосульфат алюминия.

При этом происходит реакция обмена с образованием новой соли и гидроксида алюминия.

Получение сульфата алюминия

Как же получают сульфат алюминия? Для этого существует несколько способов. Первый подразумевает растворение гидроксида алюминия в горячей концентрированной серной кислоте.

При этом происходит реакция замещения, когда более активный химический элемент алюминий вытесняет из состава кислоты менее активный водород. На выходе получается одна молекула кислой соли и 6 молекул воды.

Такой способ позволяет изготавливать чистый продукт с минимальным содержанием примесей.

Если это не имеет принципиального значения, можно получить технический сульфат алюминия путем растворения в серной кислоте боксита или глинозема.

При этом происходит реакция вытеснения водорода более активным алюминием. На выходе образуется сульфат, а вытесненный водород улетучивается в атмосферу.

Такой способ также применяется как промежуточный процесс при выделении чистого алюминия из добытой руды.

Также получить сульфат алюминия можно путем растворения оксида в серной кислоте. На выходе после завершения реакции образуется соль и вода. Получить сернокислый алюминий можно и в домашних условиях.

Но при этом необходимо соблюдать предельную осторожность, так как одним из компонентов реакции будет серная кислота. Работать следует в специальных защитных перчатках и очках, чтобы защитить себя от ее вредного воздействия.

Для проведения опытов лучше выбрать хорошо проветриваемое помещение.

Поэтому необходимо соблюдать максимальные меры предосторожности, чтобы опыты не имели негативных последствий. При проглатывании вещества ни в коем случае нельзя употреблять химические лекарственные препараты, так как их компоненты могут привести к неконтролируемым реакциям в желудке.

Нужно выпить как можно больше жидкости (воды или молока) и вызвать рвоту естественным путем.

Промышленное применение вещества

Применение сульфата алюминия охватывает многие промышленные, бытовые и сельскохозяйственные сферы. Вещество применяют в текстильном производстве в качестве красителя. Используется в печатном деле в качестве составляющего для производства нерастворимых пигментов.

Как коагулянт сульфат алюминия применяют для очистки питьевой воды. Он позволяет нейтрализовать все вредные химические вещества и загрязнители в воде, которые при взаимодействии с сульфатом выпадают на дно в виде осадка.

Затем используются специальные фильтры, и вода становится чистой и пригодной для употребления.

Среда раствора сульфата алюминия — нейтральная, что позволяет без проблем использовать его в водоочистных системах. Вещество входит в состав некоторых ядов и удобрений, которые применяются для борьбы с насекомыми, слизняками и сорняками.

Раствор сульфата алюминия также используют для нейтрализации кислотно-щелочного баланса почвы, что является важным условием для произрастания некоторых сельскохозяйственных культур.

В бытовой химии сульфат применяют в качестве активного ингредиента антиперспирантов.

В строительной отрасли он используется как гидроизолятор при изготовлении бетонных конструкций. Входит в состав некоторых видов огнетушителей.

В медицинской сфере вещество применяют при изготовлении спреев, помогающих при укусах насекомых. Сульфат алюминия разрушает токсины и облегчает боль.

Эффективнее всего препараты действует при немедленном нанесении на место укуса, пока токсичные вещества еще не успели распространиться.

В продажу вещество поступает в упакованном виде в таре весом от 5 до 750 килограмм. Цена сульфата алюминия составляет около 20 рублей за килограмм. При крупной оптовой покупке стоимость может быть снижена до 15 рублей по договоренности с поставщиком. Окончательная цифра также будет зависеть от качества очистки вещества и доле примесей в составе.

Применение сернокислого алюминия

Сернокислый алюминий — это сложное неорганическое вещество, соль белого цвета с серым или голубым оттенком. Вещество может иметь розовый оттенок.

Востребованная соль алюминия.

Соль Al₂(SO₄)₃ очень гигроскопична. Отличается быстрой растворимостью в воде. Вещество плавится при температуре +700 °C, плотность его равняется 1,62–2,67 г/см³.

Сернокислый алюминий — это самый распространенный коагулянт, применяемый для очистки воды от коллоидных частиц (наиболее мелких размеров). Это свойство сульфата алюминия связано с легкостью его получения и невысокой стоимостью.

Способы получения сульфата алюминия

Соль выпускают 3 сортов. Продукт высшего сорта востребован в пищевой и фармацевтической промышленности, а соль 1 и 2 сорта подходит для технических целей. Сернокислый алюминий получают несколькими способами:

1. Соль высшего сорта получают в результате реакции замещения между гидроксидом алюминия и серной кислотой высокой концентрации. В результате этого процесса алюминий, отличающийся большей активностью, занимает место водорода в составе кислоты. По окончании реакции получают 1 молекулу соли сульфата алюминия и 6 молекул воды. Полученный коагулянт имеет высокий процент чистоты с минимальной долей примесей.
2. Получить соль технического качества можно в результате обработки серной кислотой бокситов или глиноземов. Этот метод также основан на реакции по замене молекул водорода алюминием. В результате метода получают соль 1–2 сорта. Высвобожденный водород поднимается в атмосферу. Этот метод является промежуточным процессом для получения чистого алюминия из бокситов.
3. Еще один способ — это получить коагулянт из оксида, обработанного серной кислотой.

Получить соль алюминия в домашних условиях можно, используя серную кислоту и кусочек алюминиевой фольги. При проведении реакции следует быть очень осторожным и соблюдать правила безопасности по работе с кислотами. Проводить реакцию нужно в хорошо проветриваемом помещении. Серная кислота разной концентрации продается в хозяйственных магазинах.

Для получения кристаллов коагулянта ее нужно развести до 10% концентрации дистиллированной водой. Фольга растворяется в течение 7 дней. Полученный раствор фильтруют через бумажный фильтр. Остаток воды испаряется на открытом воздухе. Ускорить процесс можно выпариванием на электроплитке, перелив раствор в термостойкий стакан.

Очень важное замечание: при разведении серной кислоты и других кислот следует кислоту лить в воду, а не наоборот. Фольгу замачивают в растворе кислоты, накрывают салфеткой и оставляют для прохождения химической реакции.

Соль высшего качества имеет сыпучую консистенцию, производится в виде образований размером до 20 мм. Соль для технических целей выпускают крупными кристаллами-пластинами или большими кусками весом до 10 кг.

Попадание сернокислого алюминия в организм человека может нанести ему непоправимый ущерб. Вещество может привести к ожогу носоглотки. Попадание на кожу или в глаза вызывает покраснение, зуд, боль, ожог. Попадание в желудочно-кишечный тракт может вызывать болевые приступы в желудке, рвоту и диарею.

Первая помощь при отравлении химикатом:

• промыть глаза и открытые участки кожи;
• организовать доступ свежего воздуха или вывести пострадавшего на улицу;
• напоить пострадавшего молоком и вызвать рвоту;
• обратиться в медицинское учреждение.

Применение сульфата алюминия в очистке водопроводной воды

Полученное из глиноземов или бокситов вещество применяют как сильный коагулянт для очистки воды от коллоидных частиц. Данные частицы обладают отрицательным электрическим зарядом.

К коллоидным частицам присоединяются ионы из окружающего их раствора с положительным зарядом. Это создает на их поверхности двойной электрический слой. В результате коллоидные частицы начинают отталкиваться друг от друга.

У них небольшой удельный вес, и они находятся во взвешенном состоянии.

Коагулянт (в данном случае — это сульфат алюминия) несет на себе положительный ион. Он сжимает двойной электрический слой и нейтрализует его. Частицы получают дестабилизированный вид.

Это позволит увеличить максимальный контакт между частицами.

Если перемешивать смесь несколько минут, то примеси коагулируют в более крупные хлопья. Крупные частицы, увеличиваясь в размерах и приобретая больший вес, начинают осаждаться под действием силы тяжести.

Фильтрация воды солями алюминия.

Очищенная вода теоретически должна быть чистой, без любых примесей. Но на практике коагулянт содержится в очищенной воде. Чем жестче вода, тем выше его концентрация.

Это связано с тем, что в жесткой воде есть большое содержание гидроксида кальция и карбоната натрия, вступающих в реакцию с сульфатом алюминия и осаждающих алюминий в виде нерастворимого студенистого осадка гидроксида алюминия. Для измерения концентрации коагулирующего вещества в воде применяют концентратомеры, или солемеры.

Хотя на самом деле концентратомерами называют приборы, определяющие концентрацию кислот и щелочей. Солемеры устанавливают для определения концентрации растворов солей.

Применение в пищевой и фармацевтической промышленности

Сульфат алюминия известен как алюминиевые квасцы, или добавка E 520.

В пищевом производстве E 520 относится к стабилизаторам. Его получают из природных руд: боксита, алунита, глиноземов. Они подвергаются реакции с серной кислотой высокой концентрации при температурах +100…+250 °C. По окончании процесса получают соль с высоким коэффициентом чистоты.

Свойства стабилизатора:

• порошок или пластинки белого цвета с серым, розовым или голубоватым оттенком;
• без запаха;
• отличается хорошей растворимостью в воде, плохо взаимодействует со спиртом;
• концентрация — не меньше 99,5%.
• вкус добавки — сладковатый и терпкий
• очень гигроскопичное вещество, выветривается на воздухе.

Добавка E 520 отпускается в таре с дополнительными вставками, защищающими содержимое от влаги.

Сульфат алюминия применяют в рыбоперерабатывающей отрасли для сохранения товарного вида рыбы и предупреждения распада волокон. Стабилизатор используется при консервировании плодов и овощей. Добавка используется в кондитерской промышленности в производстве засахаренных и глазированных в сахаре фруктов.

Е520 сохранит продукты свежими и красивыми.

Но основное применение добавки E 520 — для очистки питьевых и сточных вод. Вещество взаимодействует с примесями, которые выпадают в осадок.

Он оседает на дно емкостей или водоемов.

Вода пропускается поточным методом через систему специальных фильтров, где очищается и осветляется, после чего становится пригодной для питья и применения в производстве.

Другие области применения

Сульфат алюминия также используется:

• в косметической промышленности, входит в составы декоративной косметики;
• при производстве бытовой химии — в составе антиперспирантов;
• как компонент обезболивающих средств от укусов насекомых;
• в сельском хозяйстве для обработки почв — входит в состав ядов и удобрений для борьбы с вредителями;
• в текстильном производстве входит в состав красителей;
• является компонентом нерастворимых пигментов в печатном деле.

Соли алюминия широко используют в косметической промышленности.

Вещество применяется как гидроизолятор в бетонных конструкциях. Сульфат алюминия используется в производстве огнетушителей.

Им обрабатывают шерстяные ткани для удерживания красящих пигментов. Процесс называется протрава шерстяных волокон. В водном растворе образуется дисперсная гидроокись алюминия, которая поглощается и хорошо удерживается волокнами шерсти. Протравленные волокна приобретают способность поглощать красители за счет адсорбированной ими гидроокиси алюминия.

Общие сведения

Формула:

Al2(SO4)3

Алюминиясульфат,бесцв. кристаллыс орторомбич. решеткой; плотн. 2,710 г/см3;С0р259,6 Дж/(моль*К);Н°обр-3444,1 кДж/моль,G°обр,-3102,9 кДж/моль;S°298239,4 ДжДмоль*К). Выше 580°С разлагаетсядоА12О3и SO3.Хорошо раств. в воде,плохо — в спиртах.Гигроскопичен.

Приобычной температуре устойчивA12(SO4)3*18H2O- бесцв. кристаллыс моноклинной решеткой; т. пл. 86,5°С (сразл.); плотн. 1,690 г/см3;Н°пл78,8 кДж/моль,Н°обр-8905,7 кДж/моль.

При 150°С теряет 4 молекулыводы,при 160°С — 8, при 250°С — 15, полностьюобезвоживается при 420°С. Р-римость вводебезводного алюминиясульфата(% по массе): 23,9 (0°С), 26,6 (20°С), 34,2 (50°С), 47,1(100°С).

Обычно используют частичнодегидратированный (из-за выветривания)алюминиясульфат,содержащий 14,0-14,5 молекулводы.

1.Алюминия сульфат технический очищенныйполучают взаимодействием гидроксидаалюминия с серной кислотой. 2.Растворением гидроокиси алюминия вгорячей конц. H2SO4 Физические и химическиесвойства. Бесцветные кристаллы, принагревании теряют воду не плавясь, припрокаливании распадаются на Аl2О3и SO3.Легко растворим в воде. С сульфатамищелочных металлов образует квасцы.

3.Взаимодействием алюминия или гидроксидаалюминия с серной кислотой. Применяетсядля получения квасцов, в производствебумаги, для очистки воды, в промышленностикрасителей, для дубления кожи.

4.Взаимодействием гидроксидаалюминияс сернойкислотой:

3. Качественный анализ

1. С раствором нитрата кобальта:

2Al2(SO4)3+ 2Co(NO3)2→ Co(AlO2)2+ 4NO2↑

Реакциюпроводят на фильтровальной бумаге,после сжигания которой образуется пепелсинего цвета. Мешающие ионы: Zn2+,образуется пепел зелёного цвета (зола).

1. С раствором аммиака с образованием белого аморфного осадка гидроксида алюминия, обладающего амфотерными свойствами:

AlCl3+ 3NH4OH→ Al(OH)3↓+ 3NH4Cl

Al(OH)3↓+ 3HCl→ AlCl3+ 3H2O

Al(OH)3+ 3NaOH → Na3[Al(OH)6]

Вприсутствии хлорида аммония принагревании алюминаты гидролизуются собразованием осадка гидроксида алюминия:

Na3[Al(OH)6]+ 3NH4Cl→ Al(OH)3↓+ 3NaOH + NaCl

Реакциюиспользуют для отделения и обнаруженияAl3+в присутствии Zn2+,Cr3+,Mn2+,Fe3+и других катионов.

1. С ализарином (1,2 – диоксиантрахиноном) – хроматографический способ с образованием внутрикомплексного соединения ярко-красного цвета ализарата алюминия. Реакция дробная, специфическая:

Мешающиеионы: Cr3+,Fe3+и другие. Их маскируют (связывают) вмалорастворимые соединения, действиемподстилающего реагента – K4[Fe(CN)6].

3.2. Аналитические реакции на сульфат-ион

1.С групповым реактивом BaCl2+ CaCl2или BaCl2(ГФ).

Дробноеоткрытие сульфат-иона проводят в кислойсреде, что позволяет устранить мешающеевлияние CO32-,PO43-,и др.

, и при кипячении исследуемогораствора с 6 моль/дм3HClдля удаления S2-,SO32-,S2O32—ионов,которые могут образовать элементнуюсеру, осадок которой можно принять заосадок BaSO4.

Осадок BaSO4способен образовывать изоморфныекристаллы с KMnO4и окрашиваться в розовый цвет (повышаетсяспецифичность реакции).

Методикавыполненияреакции в присутствии 0,002 моль/дм3KMnO4.

К3-5 каплям испытуемого раствора добавляютравные объёмы растворов перманганатакалия, хлорида бария и хлороводороднойкислоты и энергично перемешивают 2-3мин. Дают отстояться и, не отделяя осадкаот раствора, добавляют 1-2 капли 3% раствораН2О2,перемешивают и центрифугируют. Осадокдолжен остаться окрашенным в розовыйцвет, а раствор над осадком обесцветиться.

2.С ацетатом свинца.

SO42-+ Pb2+ PbSO4

Методика:к 2 см3раствора сульфата добавляют 0,5 см3разбавленной хлороводородной кислотыи 0,5 см3раствора ацетата свинца; образуетсябелый осадок, растворимый в насыщенномрастворе ацетата аммония или гидроксиданатрия.

PbSO4+ 4 NaOH Na2[Pb(OH)4]+ Na2SO4

1. С cолями стронция – образование белого осадка, нерастворимого в кислотах (отличие от сульфитов).

SO42-+ Sr2+ SrSO4

Методика:К 4-5 каплям анализируемого растворадобавляют 4-5 капель концентрированногораствора хлорида стронция, выпадаетбелый осадок.

1. С солями кальция – образование игольчатых кристаллов гипса CaSO4  2H2O.

SO42-+ Са2++ 2Н2О СаSO42Н2О

Методика:на предметное стекло наносят по каплеанализируемого раствора и соли кальция,слегка подсушивают. Образовавшиесякристаллы рассматривают под микроскопом.

Индустриальное использование алюминия-сульфата

Сульфат алюминия — востребованный в домашних(бытовых) и индустриальных нуждах ,неорганический синтезированный сульфат,.

Обладает основными физико-химическими константами: кристаллы беловатого оттенка с серыми, голубыми и/или розоватыми вкраплениями; удельная плотность у вещества – 2,146 гр./см3; t-плавления в районе 770 градусов С.

Основные химические признаки: особо плохо растворим в спирту, его соединениях и легко растворим в воде; масса молярная – 342,14гр/моль. В реакцию с азотом, солями, гидроксидами, водой и кислотами вступает.

В стандартных условиях алюминия-сульфат кристаллический гидрат имеет шестнадцать молекул H2O и одну солевую молекулу. При согревании влага улетучивается, однако прочность элемента при этом никак не меняется. Соль имеет качество поглощения влаги прямо из окружающей среды (атмосферы), таким образом, для хранения ее следует удерживать в оберегаемом от воды пространстве.

Сернокислотный-алюминий принадлежит к мощным электролитам. В процессе электро-химического распада электролитов сульфата алюминия на катионы и ионы образуется пять ионов, из которых трехвалентного алюминия 2-а катиона, а сульфата двухвалентного 3-и аниона. Что доказывает мощные его характеристики как электролита, т.к.

не сильные электролиты расщепляются не более чем на 2-а иона.

Гидролиз алюминия-сульфата осуществляется в 3-и стадии:

• Стадия первая характеризуется образованием серной кислоты и гидросульфата алюминия;
• Стадия вторая характеризуется формированием дигидроксосульфата Al;
• Стадия третья является завершением данного процесса, в которой как итог образуются 1-а молекула H2SO4 и 2-е гидроксидных молекулы Al.

Сульфат легко и хорошо вступает в реакцию с любыми щелочами, в которых присутствуют металлы активнее Al. В итоге обменных процессов образуется новая соль и вещество Al — гидроксид.

Добыча сульфата алюминия

Каким образом добывают сульфат алюминия? В этих целях имеется ряд методов.

Вариант номер один: разведение гидроксида Al в теплой насыщенной H2SO4 (серной кислоте). В этом процессе работает реакция замещения, в которой менее динамичный H2(водород) вытесняется более активным Al из состава кислоты. В итоге данного процесса происходит выделение шести молекул H2O и 1-ой молекулы соли кислой. Данный метод даёт возможность получить чистейший продукт с почти полным отсутствием в нём примесей.

В случае если данная чистота материла не имеет принципиального значения, возможно, произвести промышленный Al сульфат посредством разведения в серной кислоте глинозёма либо бокситов.

В данном процессе протекает реакция замещения и вывода активным Al водорода. По итогу получается сульфат, а водород вытесняясь, испаряется в окружающую среду.

Данный процесс также используется при производстве из руды чистого Al и является промежуточным звеном.

Еще одним вариантом производства сульфата является разложение оксида в кислоте серной. По итогу мы получаем соль и H20. Есть вариант получения оксидасернокислого Al в домашних условиях, однако данный процесс требует крайней осторожности в виду того что одним из компонентов будет являться серная кислота. Требуется соблюдения всех мер безопасности, а именно: использование очков и кислотостойких перчаток для защиты глаз и рук и наличие вентиляции.

Данной вещество крайне опасно и вредно при его выдыхании или проглатывании его частиц , т.к. с лёгкостью вызывает сильный ожог верхних частей гортани и остальных дыхательных путей , вызывая кашель и отдышку.

В случае попадания в желудочно-кишечный тракт провоцирует крайне сильное раздражение и как следствие понос, рвоту и спазмы. В случае отсутствия защиты кожных покровов при попадании провоцирует сильный зуд и как следствие ожоги.

В силу вышеперечисленных токсических и ожоговых свойств необходимо соблюдать технику безопасности работы с химикатами. При проглатывании необходим приём больших количеств жидкости и провоцирование рвотного рефлекса, для выведения вещества из организма.

Крайне не рекомендуется применять лекарственные препараты без консультации с врачом т.к. они могут вступать в непредвиденные процессы с сульфатом.

Бытовое и индустриальное использования алюминия сульфата

Al-сульфат широко применяется в фермерском и агрономическом хозяйстве, большинстве индустриальных и бытовых сферах, а также служит красителем и широко востребован в производстве текстиля.

Ещё одним из вариантов применения является полиграфическая сфера, в которой назначение данного вещества – часть основы для нерастворимых пигментов. Широко используется, как коагулянт в очистке воды, т.к.

легко нейтрализует и деактевирует большое количество химических загрязнителей, которые при вступлении в реакцию оседают на дно в осадок. После обработки воды сульфатом алюминия, применяются фильтры тонкой очистки и на выходе, получается чистейшая вода.

Прекрасно подходит для использования в очистных системах благодаря своей нейтральности. Алюминия сульфат, однако, является компонентом некоторых удобрений и ядохимикатов, применяемых для борьбы с сорняковыми растениями и насекомыми. Раствор данного вещества используют для нормализации PH -баланса грунта и почвы, что необходимо для хорошего роста разнообразных агро-культур. Широкое применение данное вещество получило в бытовой химии , выполняя роль активной части дезодорантов антиперспирантов. При производстве конструкций из бетона данное вещество получило распространение в роли гидроизолятора. Благодаря свойству легко расщеплять токсины и обезболивающим аспекта используется в медицине и при производстве спреев от укусов насекомых. Крайне эффективными препараты на его основе являются в первые секунды после укуса, т.к. токсичные элементы ещё не глубоко проникли в ткани.
Продаётся алюминия сульфат в по цене порядка 20рублей/кг , в расфасованной таре номиналом от 5 до 70 килограмм. В оптовой продаже цена может доходить до 15 рублей в случае больших объёмов закупки. Однако на цену сильно влияет как степень очистки , так и массовая доля примесей, поэтому алюминия сульфат технического класса стоит намного (в разы) дешевле той же продукции, но высокой степени очистки. Данное вещество легко поглощает влагу из воздушной среды и требует обеспечения оптимальных условий хранения, поэтому закупая его в прок вы должны в первую очередь озадачится их соблюдением. Иначе получить выше описанные качества в эксплуатации будет не возможно.

: 12.12.2016 г. Виктор Епифанов