Сульфат алюминия

Сульфат алюминия
Имена
	Название ИЮПАК Сульфат алюминия
	Другие имена Сульфат алюминия ; Сульфат алюминия ; Торт квасцы ; Фильтр квасцов ; Квасцы бумажника ; Алуногенит ; соль алюминия (3:2) ;
Идентификаторы
Номер CAS	10043-01-3 ; 7784-31-8 (октадекагидрат) ;
3D model ( JSmol )	Интерактивное изображение ;
ХимическийПаук	23233 ;
Информационная карта ECHA	100.030.110
Номер ЕС	233-135-0 ;
номер Е	Е520 (регуляторы кислотности,...)
ПабХим CID	24850 ;
номер РТЭКС	BD1700000 ;
НЕКОТОРЫЙ	I7T908772F ; TCS9L00G8F (октадекагидрат) ;
Панель управления CompTox ( EPA )	DTXSID2040317 ;
	показывать ИнЧИ
	показывать УЛЫБКИ
Характеристики
Химическая формула	Ал 2 (SO 4 ) 3
Молярная масса	342,15 г/моль (безводный) ; 666,44 г/моль (октадекагидрат)
Появление	белое кристаллическое твердое вещество ; гигроскопичен
Плотность	2,672 г/см 3 (безводный) ; 1,62 г/см 3 (октадекагидрат)
Температура плавления	770 ° C (1420 ° F, 1040 К) (разлагается, безводный) ; 86,5 °C ( октадекагидрат )
Растворимость в воде	31,2 г/100 мл (0 °С) ; 36,4 г/100 мл (20 °С) ; 89,0 г/100 мл (100 °С)
Растворимость	мало растворим в спирте , разбавленных минеральных кислотах
Кислотность ( pKa )	3.3–3.6
Магнитная восприимчивость (χ)	−93.0 × 10 −6 см 3 /моль
Показатель преломления ( n D )	1.47
Структура
Кристаллическая структура	моноклинный (гидрат)
Термохимия
Стандартная энтальпия ; образование (Δ f H ⦵ 298 )	-3440 кДж/моль
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)	1 0 0
	NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
МЕХ (Допускается)	никто
РЕЛ (рекомендуется)	2 мг/м 3
IDLH (Непосредственная опасность)	без даты
Родственные соединения
Другие катионы	Сульфат галлия ; Сульфат магния
Родственные соединения	См . Квасцы
Страница дополнительных данных
	Сульфат алюминия (страница данных)
	Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). проверить ( что такое ?) Ссылки на инфобоксы

Сульфат алюминия представляет собой соль формулы Al 2 ₍ SO ₄ ) ₃ . Он растворим в воде и в основном используется в качестве коагулянта (способствующего столкновению частиц путем нейтрализации заряда) при очистке питьевой воды. ^[3]^[4] и очистных сооружений , а также в производстве бумаги.

Безводная форма встречается в природе в виде редкого минерала миллосевичита , который встречается, например, в вулканических средах и на горящих отвалах угледобывающих предприятий. Сульфат алюминия редко, если вообще когда-либо, встречается в виде безводной соли. Он образует ряд различных гидратов гексадекагидрат Al ₂ (SO ₄ ) ₃ ·16H ₂ O и октадекагидрат Al ₂ (SO ₄ ) ₃ ·18H ₂ , из которых наиболее распространены O. Гептадекагидрат, формула которого может быть записана как [Al(H ₂ O) ₆ ] ₂ (SO ₄ ) ₃ ·5H ₂ O, встречается в природе в виде минерала алуногена .

иногда называют квасцами или бумажными квасцами Сульфат алюминия в некоторых отраслях . Однако название « квасцы » чаще и правильно используется для обозначения любой соли двойного сульфата с общей формулой X Al(SO
₄)
₂ · 12 ч.
₂ O , где X представляет собой одновалентный катион, такой как калий или аммоний . ^[5]

Производство

В лаборатории

Сульфат алюминия можно получить добавлением гидроксида алюминия Al(OH) ₃ к серной кислоте H ₂ SO ₄ :

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 квасцового сланца

Квасцы , используемые при производстве сульфата алюминия, представляют собой смеси железного пирита , силиката алюминия и различных битуминозных веществ и встречаются в верхней Баварии , Богемии , Бельгии и Шотландии . Они либо обжариваются, либо подвергаются выветриванию на воздухе. В процессе обжига образуется серная кислота , которая воздействует на глину с образованием сульфата алюминия; аналогичное состояние возникает при выветривании. Массу систематически экстрагируют водой и раствор сульфата алюминия с удельным весом готовят 1,16. Этому раствору дают постоять некоторое время (чтобы могли отделиться сульфат кальция и основной сульфат железа (III) ), а затем выпаривают до тех пор, пока сульфат железа (II) при охлаждении не кристаллизуется ; затем его отсасывают и испаряют до тех пор, пока его удельный вес не достигнет 1,40. Теперь ему дают постоять некоторое время и сливают с осадка. ^[6]

Из глины или боксита

При приготовлении сернокислого алюминия из глин или из боксита материал осторожно прокаливают , затем смешивают с серной кислотой и водой и постепенно нагревают до кипения; если используется концентрированная кислота, обычно не требуется внешнего тепла, поскольку образование сульфата алюминия является экзотермическим . Дают постоять некоторое время и прозрачный раствор сливается.

Из криолита

Когда криолит в качестве руды используется , его смешивают с карбонатом кальция и нагревают. Таким образом алюминат натрия образуется ; затем его экстрагируют водой и осаждают либо бикарбонатом натрия тока диоксида углерода , либо пропусканием через раствор . Затем осадок растворяют в серной кислоте. ^[6]

Использование

Сульфат алюминия иногда используется в пищевой промышленности в качестве укрепляющего агента, где ему присвоен номер E E520 , а также в кормах для животных в качестве бактерицида . В Соединенных Штатах FDA относит его к категории « общепризнанных безопасных » без ограничений по концентрации. ^[7] Сульфат алюминия можно использовать как дезодорант , вяжущее средство или как кровоостанавливающее средство для поверхностных ран после бритья. ^{[ нужна ссылка ]} Сульфат алюминия используется в качестве протравы при крашении и печати на тканях .

Это обычный для вакцин адъювант , который действует «путем облегчения медленного высвобождения антигена из депо вакцины, образовавшегося в месте прививки ». ^{[ нужна ссылка ]}

Сульфат алюминия используется при очистке воды и для химического удаления фосфора из сточных вод . Это приводит к тому, что взвешенные примеси коагулируются в более крупные частицы, а затем легче оседают на дно контейнера (или отфильтровываются). Этот процесс называется коагуляцией или флокуляцией . Исследования показывают, что в Австралии сульфат алюминия, используемый таким образом при очистке питьевой воды, является основным источником сероводорода в канализационных системах. ^[8] Инцидент с неправильным и чрезмерным применением воды в 1988 году к загрязнению системы водоснабжения Кэмелфорда привел в Корнуолле .

Сульфат алюминия использовался как метод восстановления эвтрофикации мелких 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 печати на тканях желеобразный осадок помогает красителю прилипать к волокнам одежды, делая пигмент нерастворимым.

Сульфат алюминия иногда используется для снижения pH садовой почвы, поскольку 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, взглянув на гортензию крупнолистную . Садовник может добавить в почву сульфат алюминия, чтобы снизить уровень pH, что, в свою очередь, приведет к тому, что цветы гортензии станут другого цвета (синего). Именно алюминий делает цветы синими; при более высоком pH алюминий недоступен для растений. ^[11]

В строительной отрасли его используют в качестве гидроизолятора и ускорителя схватывания бетона . Другое применение — пенообразователь в огнетушительной пене .

Он также может быть очень эффективным в качестве моллюскоцида . ^[12] убийство испанских слизней .

Протравители триацетат и сульфатат алюминия можно получить из сульфата алюминия, при этом количество образующегося продукта определяется количеством использованного ацетата свинца (II) : ^[13]

Ал
₂ (ТАК
₄)
₃ + 3 Pb(CH
₃ СО
₂)
₂ → 2Al (СН
₃ СО
₂)
₃ + 3 PbSO
₄

Ал
₂ (ТАК
₄)
₃ + 2 Pb(CH
₃ СО
₂)
₂ → Ал
₂ ТАК
₄ (СН
₃ СО
₂)
₄ + 2 PbSO
₄

Химические реакции

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

Сульфат алюминия реагирует с бикарбонатом натрия , к которому добавлен стабилизатор пены, с образованием углекислого газа 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 атмосферного кислорода , подавляя огонь . Химическая пена непригодна для использования с полярными растворителями , такими как спирт , поскольку топливо смешивается с пенопластом и разрушает его. Образовавшийся углекислый газ также способствовал вытеснению пены из контейнера, будь то переносной огнетушитель или стационарная установка с использованием шлангов. Химическая пена считается устаревшей в Соединенных Штатах, и ее заменили синтетические механические пены, такие как AFFF , которые имеют более длительный срок хранения, более эффективны и более универсальны, хотя некоторые страны, такие как Япония и Индия, продолжают ее использовать. ^{[ нужна ссылка ]}

Ссылки

Сноски

^ Прадьот Патнаик. Справочник неорганических химикатов . МакГроу-Хилл, 2002 г., ISBN 0-07-049439-8
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0024» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
^ Глобальный фонд здравоохранения и образования (2007 г.). «Обычная коагуляция-флокуляция-седиментация» . Безопасная питьевая вода имеет важное значение . Национальная академия наук. Архивировано из оригинала 7 октября 2007 г. Проверено 1 декабря 2007 г.
^ Квеч С., Эдвардс М. (2002). «Контроль растворимости алюминия в питьевой воде при относительно низком и высоком pH». Исследования воды . 36 (17): 4356–4368. Бибкод : 2002WatRe..36.4356K . дои : 10.1016/S0043-1354(02)00137-9 . ПМИД 12420940 .
^ Остин, Джордж Т. (1984). Химическая перерабатывающая промышленность Шрива (5-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 357. ИСБН 9780070571471 . Архивировано из оригинала 3 января 2014 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Чисхолм 1911 , с. 767.
^ 21 CFR 182.1125 , 1 апреля 2020 г. , получено 22 февраля 2021 г.
^ Илье Пикаар; Кешаб Р. Шарма; Шиху Ху; Вольфганг Герняк; Юрг Келлер; Чжиго Юань (2014). «Уменьшение коррозии канализации за счет комплексного управления городскими водами». Наука . 345 (6198): 812–814. Бибкод : 2014Sci...345..812P . дои : 10.1126/science.1251418 . ПМИД 25124439 . S2CID 19126381 .
^ Кеннеди, Роберт Х.; Кук, Г. Деннис (июнь 1982 г.). «Контроль озерного фосфора с помощью сульфата алюминия: определение дозы и методы применения» . Журнал Американской ассоциации водных ресурсов . 18 (3): 389–395. Бибкод : 1982JAWRA..18..389K . дои : 10.1111/j.1752-1688.1982.tb00005.x . ISSN 1093-474X .
^ 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 выделения фосфора в отложениях и восстановления качества воды в озере . Уппсальский университет, Лимнологи. OCLC 1233676585 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Кари Хоул (18 июня 2013 г.). «Синяя или розовая — какого цвета твоя гортензия» . Расширение Университета Иллинойса . Проверено 3 сентября 2018 г.
^ Совет Британской защиты растений; Британское экологическое общество; Биологи, Ассоциация прикладников (1994). Грани полей: интеграция сельского хозяйства и охраны природы: материалы симпозиума, организованного Британским советом по защите сельскохозяйственных культур совместно с Британским экологическим обществом и Ассоциацией прикладных биологов и проведенного в Уорикском университете, Ковентри, 18–20 апреля 1994 г. Британский совет по защите растений. ISBN 9780948404757 .
^ Георгиевич, Фон (2013). Химическая технология текстильных волокон - их происхождение, структура, подготовка, стирка, отбеливание, крашение, печать и отделка . Читайте Книги . ISBN 9781447486121 . Архивировано из оригинала 5 декабря 2017 г.

Обозначения

Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Алюминий» . Британская энциклопедия . Том. 1 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 767.
Полинг, Лайнус (1970). Общая химия . WH Freeman: Сан-Франциско. ISBN 978-0-486-65622-9 .

Внешние ссылки

[1] Прадьот Патнаик. Справочник неорганических химикатов . МакГроу-Хилл, 2002 г., ISBN 0-07-049439-8

[PGCH-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0024» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).

[3] Глобальный фонд здравоохранения и образования (2007 г.). «Обычная коагуляция-флокуляция-седиментация» . Безопасная питьевая вода имеет важное значение . Национальная академия наук. Архивировано из оригинала 7 октября 2007 г. Проверено 1 декабря 2007 г.

[4] Квеч С., Эдвардс М. (2002). «Контроль растворимости алюминия в питьевой воде при относительно низком и высоком pH». Исследования воды . 36 (17): 4356–4368. Бибкод : 2002WatRe..36.4356K . дои : 10.1016/S0043-1354(02)00137-9 . ПМИД 12420940 .

[shreve84-5] Остин, Джордж Т. (1984). Химическая перерабатывающая промышленность Шрива (5-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 357. ИСБН 9780070571471 . Архивировано из оригинала 3 января 2014 г.

[FOOTNOTEChisholm1911767-6] Перейти обратно: ^а ^б Чисхолм 1911 , с. 767.

[7] 21 CFR 182.1125 , 1 апреля 2020 г. , получено 22 февраля 2021 г.

[8] Илье Пикаар; Кешаб Р. Шарма; Шиху Ху; Вольфганг Герняк; Юрг Келлер; Чжиго Юань (2014). «Уменьшение коррозии канализации за счет комплексного управления городскими водами». Наука . 345 (6198): 812–814. Бибкод : 2014Sci...345..812P . дои : 10.1126/science.1251418 . ПМИД 25124439 . S2CID 19126381 .

[:110-9] Кеннеди, Роберт Х.; Кук, Г. Деннис (июнь 1982 г.). «Контроль озерного фосфора с помощью сульфата алюминия: определение дозы и методы применения» . Журнал Американской ассоциации водных ресурсов . 18 (3): 389–395. Бибкод : 1982JAWRA..18..389K . дои : 10.1111/j.1752-1688.1982.tb00005.x . ISSN 1093-474X .

[:32-10] 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 выделения фосфора в отложениях и восстановления качества воды в озере . Уппсальский университет, Лимнологи. OCLC 1233676585 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[11] Кари Хоул (18 июня 2013 г.). «Синяя или розовая — какого цвета твоя гортензия» . Расширение Университета Иллинойса . Проверено 3 сентября 2018 г.

[12] Совет Британской защиты растений; Британское экологическое общество; Биологи, Ассоциация прикладников (1994). Грани полей: интеграция сельского хозяйства и охраны природы: материалы симпозиума, организованного Британским советом по защите сельскохозяйственных культур совместно с Британским экологическим обществом и Ассоциацией прикладных биологов и проведенного в Уорикском университете, Ковентри, 18–20 апреля 1994 г. Британский совет по защите растений. ISBN 9780948404757 .

[13] Георгиевич, Фон (2013). Химическая технология текстильных волокон - их происхождение, структура, подготовка, стирка, отбеливание, крашение, печать и отделка . Читайте Книги . ISBN 9781447486121 . Архивировано из оригинала 5 декабря 2017 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]