Tính chất và công dụng của nhôm sunfat (Al2(SO4)3)

Tính chất hoá - lý của nhôm sunfat

Sunfat nhôm khô là chất bột màu trắng với tỷ trọng 2710kg/m³, vasilev, Gitis và seitlin đã do tỷ trọng và độ nhớt của dung dịch (dung dịch là nước) sunfat nhôm trong khoảng nhiệt độ 10⁰C £ t £ 95⁰C và khoảng nồng độ 0,049 £ C £ 0,305kg/kg. Tỷ trọng của dung dịch thay đổi tương đối theo hàm số

r = 1001,7 + 1271,6⁰C – 0,663t

Sai số trung bình bình phương bất kỳ:  S_OP = ±1,5 kg/m³.

Trong dung dịch, trong khoảng nhiệt độ từ -12 đến 112,2⁰C kết tinh ở dạng Al₂(S)₄)₃.16H₂O. Với nhiệt độ -12⁰C trong thành phần sunfat nhôm 27,2% hình thành điểm ơtecti.

Trong môi trường oxy hóa, môi trường khử và môi trường trung hòa khi đốt nóng, Al₂(SO₄)₃.16H₂O phân huỷ theo cấp độ. Trong khoảng 50-60⁰C quan sát thấy 16 hydrat sunfat nhôm, trong khoảng 80-90⁰C phần đó chuyển hoá thành 12 hydrat. Sự chuyển hoá thành Hecxanhydrat kết thúc tại nhiệt độ 130⁰C.

Khi đốt nóng nhanh tới 150⁰C  Al₂(SO₄)₃16H₂O tan thành nước tinh thể. Sự nóng chảy của tinh thể hydrat trong bình kín xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn 86⁰C. Tinh thể hydrat với 12 mol nước khi đốt nóng trong không khí không bị nóng chảy. Cao hơn 150⁰C hecxanhydrat sunfat nhôm bị phân huỷ vì hình thành pha rơnghen vô định hình. Trong khoảng 200-300⁰C quá trình loại nước xảy ra mạnh với sự hình thành tinh thể hydrat  tướng cùng loại.

Sự phân huỷ của sunfat nhôm khô với sự loại bỏ oxit lưu huỳnh bắt đầu từ 650⁰C và diễn ra mạnh trong khoảng nhiệt độ 700-800⁰C. Khi đó trong pha cứng hình thành Al₂O₃. Tăng nhiệt độ tới 1000⁰C, SO₃ bị loại bỏ hoàn toàn.Trong môi trường khử, quá trình loại nước của Al₂(SO₄)₃16H₂O cũng hoàn thành với nhiệt độ 450⁰C.

Trong hệ thống Al₂(SO₄)₃. - H₂SO₄ - H₂O với nhiệt độ 25-80⁰C hình thành 4 loại hydrat sunfat nhôm với thành phần 18, 16, 14, 12 mol nước và ba loại muối chua:

2Al₂(SO₄)₃.H₂SO₄.24H₂O;Al₂(SO₄)₃.H₂SO₄.12H₂ và Al₂(SO₄)₃.3H₂SO₄ .12H₂O.

Trong dung dịch 0-65% H₂SO₄ với nhiệt độ 85⁰C hình thành 16,14,9 hydrat sunfat nhôm,hình thành Al₂(SO₄)₃.H₂SO₄ .8H₂O và pha bền giả

2Al₂(SO₄)₃. H₂SO₄ .24H₂O. Trong khoảng nhiệt độ 40-100⁰C nhận thấy sự kết tinh của các muối sau: Al₂(SO₄)_3.18H₂O; Al₂(SO₄)₃16H2O; Al₂(SO₄)₃.H₂SO₄ . 24H₂O;Al₂(SO₄)₃.H₂SO₄.12H₂O;Al₂(SO₄)₃và pha bền giả Al₂(SO₄)₃.H₂SO₄.24H₂O.

Độ tan của sunfat nhôm phụ thuộc khá lớn vào nồng độ axit sunfuric. Trong dung dịch axit loãng, độ tan của Al₂(SO₄)₃ lớn hơn so với trong nước cất nhưng khi tăng nồng độ H₂SO₄ độ tan giảm đột ngột tới 1% trong dung dịch H₂SO₄ 60%. Khi tăng nồng độ axit lên cao hơn nữa thì độ tan của sunfat nhôm tăng trở lại.

Trong dung dịch với dung môi là nước sunfat nhôm bị thuỷ phân với sự hình thành ion hydroxit nhôm và ion hydro. Quá trình thuỷ phân của sunfat nhôm phụ thuộc vào nồng độ muối trong dung dịch, độ pH của môi trường nhiệt độ và những yếu tố khác. Trong dung dịch sunfat quá trình thuỷ phân với sự hiện diện của ion  diễn ra sự hình thành thể phức của hydroxit nhôm.

Tất cả các muối sunfat nhôm cơ bản tan nhiều trong kiềm đặc biệt là đun nóng tới nhiệt độ sôi.Với axit sunfuric, axit clohydric và axit nitric có nồng độ thấp và trung bình, các muối này không tương tác.Tại nhiệt độ sôi của các axit này có thể quan sát thấy sự tương tác đáng kể.Trong axit đặc tất cả các muối trên nhìn chung tan hoàn toàn.

Phèn đơn sunfat

Công dụng của nhôm sunfat

Nhôm sunfat (phèn nhôm) có công dụng chủ yếu trong công nghiệp giấy, nhuộm, thuộc da và làm chất keo tụ để làm trong nước. Những công dụng này đều xuất phát từ chỗ muối nhôm thuỷ phân khá mạnh ở trong nước tạo thành nhôm hydroxit.

- Trong nhuộm vải:  khi nhuộm hyđroxit đó được sợi vải hấp phụ và giữ chặt trên sợi sẽ kết hợp với phẩm nhuộm tạo thành màu bền, cho nên có tác dụng là chất gắn màu.

- Trong xử lý nước: Có tác dụng keo tụ làm trong nước là do hyđroxit đó, với bề mặt rất phát triển, hấp phụ các chất lơ lửng ở trong nước kéo chúng cùng lắng xuống dưới.

- Trong công nghiệp giấy: Nhôm sunfat được cho vào bột giấy cùng với muối ăn. Nhôm clorua được tạo nên do phản ứng trao đổi, bị thuỷ phân mạnh hơn tạo nên hyđroxit. Hydroxit này sẽ kết dính những sợi xenlulo với nhau làm cho giấy không bị nhoè mực khi viết.

Các muối của nhôm nói chung và sunfat nhôm nói riêng được sử dụng khá rộng rãi đặc biệt là trong các việc xử lý nước.