工业硫酸铝是一种广泛应用于水处理、造纸、纺织等领域的无机化合物,化学式通常为Al₂(SO₄)₃·nH₂O(n=18为常见结晶水
合物),外观为白色或微黄色结晶粉末。其化学性质核心由铝离子(Al³⁺)主导,结合硫酸根离子(SO₄²⁻)的通性,呈现出
以下关键特点:
一、强电离性与水解特性
硫酸铝在水溶液中完全电离:
Al₂(SO₄)₃ = 2Al³⁺ + 3SO₄²⁻
Al³⁺作为弱碱阳离子,易发生分步水解,生成氢氧化铝胶体和氢离子,使溶液呈酸性:
第一步(主导):Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃(胶体) + 3H⁺
后续分步:Al(OH)₃ + H₂O ⇌ Al(OH)₂⁺ + H⁺(次要)
水解程度受pH调控:酸性环境抑制水解,碱性环境促进水解生成胶体。pH=5.5~7.5时,胶体粒径和稳定性最佳,可吸附水中
悬浮颗粒、重金属及有机物,是其作为净水剂的核心原理。
二、两性氢氧化物的生成与转化
铝离子与碱反应呈现“两性”:
少量强碱:生成不溶性氢氧化铝沉淀
Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH(少量)= 2Al(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄
过量强碱:氢氧化铝溶解为偏铝酸盐(两性特征)
Al(OH)₃ + NaOH(过量)= NaAlO₂ + 2H₂O
与弱碱反应:如氨水,即使过量也不溶解沉淀(因氨水碱性弱):
Al₂(SO₄)₃ + 6NH₃·H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3(NH₄)₂SO₄
此特性用于制备高纯度氢氧化铝,或水处理中控制胶体生成量。
三、双水解反应与盐类相互作用
Al³⁺的酸性水解与弱酸根(CO₃²⁻、HCO₃⁻、PO₄³⁻等)的碱性水解发生“双水解”,反应彻底:
与碳酸盐/碳酸氢盐:
Al₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄ + 3CO₂↑
曾用于泡沫灭火器,或污水处理去除碳酸盐硬度。
与磷酸盐:
2Al³⁺ + 3PO₄³⁻ = AlPO₄↓
磷酸铝沉淀可高效去除水中磷,是环保除磷的核心反应。
与硫化物:
2Al³⁺ + 3S²⁻ + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑(生成有毒气体,需避免混合)
四、热稳定性与分解行为
结晶水合物受热逐步失水:
Al₂(SO₄)₃·18H₂O △→ Al₂(SO₄)₃ + 18H₂O(100~250℃)
无水硫酸铝高温分解(800℃以上):
2Al₂(SO₄)₃ 高温→ 2Al₂O₃ + 6SO₂↑ + 3O₂↑
分解产物氧化铝可用于陶瓷原料,SO₂可回收制硫酸。
五、与有机物的成盐反应
在造纸工业中,与松香酸反应生成松香酸铝:
3C₁₉H₂₉COOH + Al³⁺ = (C₁₉H₂₉COO)₃Al↓ + 3H⁺
松香酸铝是不溶性胶体,附着于纤维素纤维,提升纸张抗水性和强度,是传统施胶工艺的核心药剂。
六、氧化性与还原性
Al³⁺处于+3最高价态,氧化性极弱,仅与强还原剂(如金属铝)在特定条件下反应:
2Al³⁺ + 2Al = 6Al²⁺
硫酸根离子在非强酸性环境中无明显氧化性,故硫酸铝整体化学性质稳定,储存和使用时不易变质。
总结
工业硫酸铝的化学性质围绕铝离子的水解、两性、双水解展开,决定了其在水处理(胶体吸附、除磷)、造纸(施胶)、陶瓷
(氧化铝制备)等领域的核心应用。深入理解这些性质,可为工艺优化和环保新材料开发提供理论支撑。
淄博光正铝盐化工有限公司是一家工业硫酸铝厂家,专业生产工业硫酸铝、无铁硫酸铝、水处理硫酸铝、铵明矾等硫酸铝,目前
为止是国内的工业硫酸铝生产厂家之一。