Получение кристаллогидрата сульфата алюминия из глины или каолина
Сырьём для получения сульфата алюминия в промышленности служат широко распространенные в природе глины и каолины (каолиновые глины). Они относятся к классу алюмосиликатов основными природными соединениями которых являются галлуазит Al2O3· 2SiO2· 2H2O + аq, аллофан Al2O3 · SiO2 + аq, пирофиллит Al2O3 ·4SiO2· 4H2O, каолинит Al2O3·2SiO2, монтморилленит Al2O3 ·4SiO2 ·H2O и др.
Сырье, используемое для производства сульфата алюминия, должно содержать значительное количество глинозема (оксида алюминия) и легко разлагаться кислотами. Указанные глины в наибольшей степени удовлетворяют этим требованиям. Они содержат 15-40% Al2O3, 55-75% SiO2, 1-2% Fe3+ (в виде оксида и сульфида), 0,51% Fe2+ (в виде оксида и карбоната), примеси СаСО3 и CaSO4 ·2H2O, а также вещества органического происхождения. Бокситы, хотя и содержат большие количества Al2O3, труднее разлагаются кислотами.
Глины и каолины различаются между собой минералогическим и химическим составом, а также размером зерен (степенью дисперсности). Глины в отличие от каолинов имеют меньший размер зерен и более богаты примесями щелочных и щелочноземельных металлов а также соединениями железа.
Кристаллогидрат сульфата алюминия представляет собой пластинчатые или игольчатые кристаллы гексагональной сингонии. Беспримесные кристаллы бесцветны. Окраска кристаллов определяется химической природой и количеством содержащихся в них примесей. Плотность кристаллогидрата 1,69 г/см3. Он устойчив на воздухе, растворяется в воде (36,2% при 20 о С), практически нерастворим в этаноле.
|
|
|
Нагревание кристаллогидрата Al2(SO4)3. 18H2O приводит к постепенному удалению кристаллизационной воды с образованием безводного сульфата алюминия, который при дальнейшем нагреве до красного каления (свыше 500 оС) разлагается с выделением оксида алюминия и оксида серы (VI). Безводный сульфат алюминия представляет собой порошок белого цвета с плотностью 2,71 г/cм3.
Выпускаемый промышленностью очищенный технический сульфат алюминия должен содержать не менее 14 масс. % алюминия (в пересчете на оксид алюминия) и не более 0,04% железа (в пересчете на оксид железа) и 0,003% мышьяка (в пересчете на Аs2О3).
Сульфат алюминия (и его кристаллогидрат) является наиболее распространенным коагулянтом, применяемым в водоочистке для обработки питьевых и промышленных вод. Коагулирующие свойства Al2(SО4)3 обусловлены образованием при растворении его в воде в результате гидролиза гидроксида алюминия и основных сульфатов. В процессе коагуляции Al(OH)3 коллоидные частицы примесей, находящиеся в воде, захватываются и выделяются в виде студенистых хлопьев. После химической обработки воду фильтруют. В водоочистке сульфат алюминия применяется также для устранения временной жесткости воды. Процесс описывается реакцией:
|
|
|
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3) = 3CaSO4 + 2А1(ОН)3 + 6СО2. (1)
Помимо водоочистки сульфат алюминия применяется в больших количествах в целлюлозной промышленности, для проклейки бумаги и других целей. Его используют в текстильной промышленности в качестве протравы при крашении хлопчатобумажных, шерстяных и шелковых тканей, при дублении кож, для консервирования дерева, в производстве древесно-волокнистых плит, в промышленности искусственных волокон и др.
Принцип метода:
Кристаллогидрат сульфата алюминия Al2O3·18H2O получают в результате обработки предварительно обезвоженной глины или каолина концентрированной серной кислотой, которая сопровождается реакциями:
Al2O3 ·2SiO2· 2H2O + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 2SiO2 + 5Н2О (2)
или
Al2O3 ·2SiO2 + 3Н2SО4 = А12(SO4)3 + 2SiO2 + 3Н2О. (3)
Далее отфильтрованный раствор упаривается с целью увеличения концентрации сульфата алюминия, выделяемого затем из раствора кристаллизацией.
Известен, такжe, лабораторный способ получения кристаллогидрата сульфата алюминия, основанный на взаимодействии гидроксида алюминия с серной кислотой:
2Al(ОН)3 + 3Н2SO4 + 12H2O = Al2(SO4)3 ·18H2O. (4)
Цель работы.
Получить кристаллогидрат сульфата алюминия и определить eго выход.
Дата добавления: 2016-01-06; просмотров: 163; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!