Phèn Nhôm ( Al2(SO4)3.18H2O)

Phèn nhôm sunfat Al2(SO4)3 là một loại hóa chất chất keo tụ được sử dụng để lắng trong nước sinh hoạt được sử dụng khá phổ biến ở nước ta. Công thức của phèn nhôm Sunfat ở dạng lỏng là  Al2(SO4)3.18H2O với hàm lượng các chất chứa trong nó cụ thể như sau: Nhôm oxit Al2O3 là 6 - 7%, hàm lượng chất không tan trong nước tối đa là 0,5%, hàm lượng Fe2O3 khoảng 0,04%, hàm lượng axit tự do, cụ thể là axit sulfuric khoảng 0,2%. Phèn nhôm sunfat có độ pH ở nồng độ dung dịch 5%: 1,5 – 3,5.

Các tính chất đặc trưng của phèn nhôm sunfat Al2(SO4)3

Tính chất vật lý

Phèn nhôm Sunfat Al2(SO4)3 là một dạng hợp chất hóa học có màu trắng, đôi khi là màu vàng đục. Chúng xuất hiện dưới dạng rắn là các tinh thể, hạt hoặc bột, không mùi và có vị ngọt vừa phải. Khi ở dạng khan, phèn nhôm là một chất bột màu trắng tinh khiết có tỷ trọng là 2710kg/m3.

Al2(SO4)3 dạng khan có điểm nóng chảy là 770º C (dạng octadeca hidetada 86,5 độ C), độ hòa tan trong nước là 31,2 g / 100 ml ở nhiệt độ 0 °C; 36,4 g / 100 ml ở 20 °C và 89 g / 100ml ở 100 °C.

Mật độ: 2,67 - 2,71 g / cm3.

Độ hòa tan: Tan ít trong rượu ethyl.

Áp suất hơi bằng 0, ổn định trong không khí.

Phân hủy: Khi đun nóng đến điểm nóng chảy của nó, phèn nhôm sunfat có thể bị phân hủy bằng cách phát ra khí độc oxit lưu huỳnh.

Dung dịch nhôm sunfat có khả năng ăn mòn nhôm. Ngoài ra, hợp chất này còn có thể ăn mòn kim loại khi có hơi ẩm.

Độ pKa là 3,3 - 3,6 và nồng độ pH của Al2(SO4)3 là 2,9 trở lên trong dung dịch nước 5%.

Đặc điểm tính chất của Al2(SO4)3 sẽ có sự khác biệt trong 3 môi trường, đó là: Môi trường khử, môi trường oxi hóa và môi trường trung hòa khi đốt nóng. 

- Trong môi trường oxi hóa: Al2(SO4)3 là một hợp chất hóa học phân hủy theo cấp độ. Trong khoảng nhiệt độ dao động từ 50 - 60 độ C chúng ta sẽ quan sát thấy được 16 Hydrat Sunfat nhôm còn trong khoảng nhiệt độ từ 80 - 90 độ C, thành phần hóa học của phèn nhôm sunfat sẽ được chuyển sang thành 12 Hydrat. 

- Trong môi trường khử: Độ tan của Al2(SO4)3 phụ thuộc khá nhiều vào nồng độ của H2SO4. Trong dung dịch axit loãng, độ tan chính của phèn nhôm sunfat sẽ lớn hơn khá nhiều so với độ tan trong nước cất. Tuy nhiên, nếu tăng nồng độ axit sunfuric lên thì nồng độ Al2(SO4)3 sẽ giảm đột ngột, chỉ còn khoảng 1% trong dung dịch axit sunfuric 60%. 

- Trong môi trường trung hòa khi đốt nóng: Khi đốt nóng nhanh phèn nhôm sunfat với nhiệt độ lên đến 150 độ C, hóa chất này sẽ tan thành tinh thể nước. Tinh thể Hydrat sẽ bị nóng chảy trong điều kiện môi trường là bình kín khi nhiệt độ thấp hơn 86 độ C. Đặc biệt là trong khoảng nhiệt độ từ 200 - 300 độ C, quá trình loại nước sẽ diễn ra mạnh mẽ, tạo nên sự hình thành của tinh thể hydrat tướng đồng loại. 

Cách điều chế phèn nhôm sunfat Al2(SO4)3

Nhôm sunfat Al2(SO4)3 có thể được điều chế bằng cách thêm nhôm hydroxit Al(OH)3 vào trong axit sunfuric. Phương trình phản ứng như sau

2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O

Ngoài ra, nhôm sunfat Al2(SO4)3 cũng có thể được điều chế bằng cách nung nóng kim loại nhôm trong dung dịch H2SO4

2Al(s) + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2 (g)

Cơ chế keo tụ của phèn nhôm sunfat Al2(SO4)3 

Khi phèn nhôm sunfat Al2(SO4)3 được dùng làm chất keo tụ, phản ứng thủy phân sẽ xảy ra với phương trình hóa học:

Al2(SO4)3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 6H +3SO42-

Phèn nhôm sunfat Al2(SO4)3 được sử dụng với trong những lĩnh vực nào ?

Trong cuộc sống hàng ngày, phèn nhôm có rất nhiều ứng dụng, cụ thể như sau:

- Phèn nhôm sunfat được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, điển hình là công nghiệp sản xuất giấy, dệt nhuộm,…Trong công nghiệp nhuộm vải và in vải, phèn nhôm sunfat kết tủa keo làm cho các sắc tố không hòa tan, giúp thuốc nhuộm dính chặt vào sợi quần áo.

- Nhờ khả năng làm bông, keo tụ, kết bông, nhũ tương và giá thành khá thấp mà Al2(SO4)3 được sử dụng nhiều trong lĩnh vực xử lý nước cấp và nước thải,….

 Trong hệ thống lọc nước, nhôm sunfat khiến các tạp chất đông lại thành các hạt lớn hơn, nặng hơn rồi xuống đáy bể. Quá trình này được gọi là quá trình đông hoặc kết bông.

- Nhôm sunfat đôi khi cũng được sử dụng để giảm nồng độ pH trong đất vườn vì khi thủy phân, nó sẽ tạo ra chất kết tủa nhôm hydroxit và tạo thành dung dịch H2SO4 loãng. 

- Trong ngành công nghiệp xây dựng, Al2(SO4)3 được sử dụng như một chất chống thấm và là tác nhân giúp quá trình đóng rắn bê tông diễn ra nhanh hơn. Ngoài ra nó cũng được dùng như là một chất tạo bọt trong chữa cháy, trong sản xuất bút chì, thuốc cầm máu và thuốc giảm ho, thuốc bôi ngoài da các vết thương do động vật đốt và cắn...

Lợi ích của việc sử dụng phèn nhôm sunfat

- Phèn nhôm sunfat là chất có khả năng keo tụ ion nhôm thuộc loại cao nhất trong số các hóa chất keo tụ, đặc biệt nó ít độc hại cho người sử dụng

- Công nghệ keo tụ bằng Al2(SO4)3 là công nghệ tương đối đơn giản, dễ kiểm soát và có giá thành rẻ. Do đó, phèn nhôm sunfat được ứng dụng rất phổ biến hiện nay.

Những vấn đề cần lưu ý khi sử dụng và bảo quản phèn nhôm Al2(SO4)3 

Lưu ý khi sử dụng

- Điều kiện môi trường để phèn nhôm hoạt động hiệu quả nhất là pH khoảng 5,5 - 7,5, nhiệt độ nước là 20 - 40 °C.

- Ngoài ra, các thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng...cũng rất cần được chú ý.

Lưu ý khi bảo quản

- Bảo quản trong khu vực có mái che, thông thoáng gió, tránh xa nguồn nhiệt và ánh nắng trực tiếp của mặt trời chiếu vào.

- Tránh xa tầm tay trẻ em