سولفات آلومینیوم Aluminium sulfate پر کاربرد ترین ماده منعقد کننده آلومینیومی coagulant است. این محصول در انواع مختلف جامد نظیر پودری ، گرانول و کلوخه و یا به شکل محلول تولید می شود. در صنعت تصفیه آب این ماده را با نام زاج سفید یا آلوم می شناسند در صورتی که اشتباه بوده و فرمول شیمیایی آن به صورت Al2(SO4)3.xH2O است. میزان رطوبت سولفات آلومینیم بستگی به تعداد مولکول های آب (x) در فرمول آن دارد و بنابراین دوز مصرفی آن هم بستگی به میزان رطوبت و گرید محصول خواهد داشت.
مراحل آماده سازی منعقد کننده
محلول سولفات آلومینیوم برای استفاده در تصفیه خانه های شهری از انحلال نوع جامد آن در آب در داخل یک مخزن بتنی که به خوبی با سیستم کولکتور متشکل از لوله های لترال (PVC) تجهیز شده بر بستری از شن و ماسه تهیه می گردد. این مخزن معمولا در داخل زمین ساخته می شود بنابراین مواد حمل شده را می توان به راحتی داخل آن تخلیه نمود. سپس یک محلول اشباع حاوی ۶۳۵ گرم سولفات آلومینیم در هر لیتر آب در دمای ۱۰ درجه سانتی گراد و یا ۷۱۰ گرم در لیتر در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد و یا ۷۸۸ گرم در لیتر در دمای ۳۰ درجه سانتی گراد تهیه نموده و پیش از مصرف طی چهار تا شش مرحله در مخزن رقیق می شود. برای مصرف آن را از میان شبکه های چوبی عبور می دهند تا ذرات جامد باقیمانده در محلول جدا شده و به توربین های میکسر صدمه ای وارد ننماید. در صورت بکار گیری سولفات آلومینیوم مایع حاوی اکسید آلومینیم Al2O3 آن را در مخازن عمودی نگهداری نموده و توسط پمپ به داخل آب تزریق می گردد.
روش مصرف منعقد کننده سولفات آلومینیوم
زمانی که سولفات آلومینیم به داخل آب تزریق شد ، تبدیل به ترکیب شیمیایی دیگری به نام هیدروکسید آلومینیوم تبدیل می شود که حالت توده ای دارد. این تغییر شیمیایی در اثر واکنش بین منعقد کننده اسیدی و قلیا های طبیعی موجود در آب آلوده که معمولا حاوی بی کربنات کلسیم هستند ایجاد می گردد. هر یک میلی گرم محلول سولفات آلومینیوم با ۵٫۵۵ میلی گرم ناخالصی قلیایی موجود در آب نظیر کربنات کلسیم CaCO3 واکنش داده و محتوای گاز دی اکسید کربن را تا ۴٫۹ میلی گرم در لیتر افزایش می دهد. بنابراین اگر هیچ ماده قلیایی به آب افزوده نشود ، پی اچ آب کاهش زیادی پیدا کرده و آب اسیدی خواهد شد. اگر قلیاییت یا ظرفیت بافری آب کافی نباشد باید موادی همچون سود مایع ، آهک هیدراته یا کربنات سدیم به داخل آب افزود.
هیدروکسید آلومینیوم ایجاد شده در اثر ترکیب سولفات آلومینیوم در داخل آب آلوده ، به دلیل باندهای باریک pH نامحلول است. از این رو نه تنها حذف کدورت های آب بلکه کنترل اسیدیته هم در موارد مصرف مواد منعقد کننده بسیار اهمیت دارد. برای حفظ رنگ مناسب و شفافیت باید حداقل مقادیر سولفات آلومینیم استفاده شود.
پی اچ مناسب برای آب های زیر زمینی در حد ۶٫۵ تا ۷٫۲ است در حالی که آب های سطحی معمولا در حد ۵ تا ۶ می باشد. همچنین آب های زیر زمینی معمولا حاوی غلظت بالایی نمک های نامحلول است که قلیاییت آب را افزایش می دهد و در نتیجه باید مقادیری مواد اسیدی به منظور عملکرد مناسب منعقد کننده ها به آن افزود. در این شرایط از نظر قیمتی و اقتصادی توصیه می شود از اسید سولفوریک به جای افزودن مقادیر بیشتر سولفات آلومینیوم استفاده شود تا با رسیدن پی اچ به سطح مطلوب ، عملکرد منعقد کننده به بهترین شکل انجام شود. در صورت استفاده بیش از حد از سولفات آلومینیم برای افزودن اسیدیته ، این کار موجب تولید لجن می گردد.
مقایسه سولفات آلومینیم با دیگر منعقد کننده‌ها
برخی منعقد کننده های مورد مصرف در صنعت تصفیه آب وجود دارد که از پلیمر شدن نمک های غیر معدنی آلومینیم تولید می شود. از جمله این ترکیبات می توان به پلی آلومینیوم کلراید (PAC) ، آلومینیوم کلروهیدرات (ACH) ، پلی آلومینیوم کلروسولفات (PACS) و پلی آلومینیوم سیلیکات سولفات (PASS) اشاره کرد. این ترکیبات به گونه ای فرموله شده اند که حاوی مقادیر بالایی قلیاییت از طریق محتوای یون هیدروکسید باشند. در حالی که سولفات آلومینیوم اصلا خاصیت قلیایی ندارد ، دیگر ترکیبات منعقد کننده نظیر پلی آلومینیوم کلراید پنجاه درصد تا آلومینیوم کلروهیدرات ۸۵ درصد قلیاییت دارند. یون های هیدروژن +H تولید شده توسط سولفات آلومینیم ، پلی آلومینیوم کلراید و آلومینیوم کلروهیدرات به ترتیب برابر با شش ، سه و یک است که نشان از اسیدی بودن بیشتر سولفات آلومینیوم دارد. این عامل سبب می شود که رقیبان آلومینیوم سولفات ، آب را پس از تصفیه کردن ، کمتر اسیدی نمایند و در نتیجه نیاز کمتری به استفاده از مواد قلیایی نظیر آهک ، هیدروکسید سدیم و بیکربنات کلسیم برای تنظیم pH آب وجود خواهد داشت. این نمک ها همچنین میزان آلومینیوم باقیمانده را در آب کاهش داده و توده قوی تری را نسبت به سولفات آلومینیم تشکیل می دهند به این ترتیب سبب کاهش نیاز به پلی الکترولیت ها می شود. تاثیر گذاری منعقد کننده ها با کاهش دما ، کمتر می گردد. رقبای آلومینیم سولفات می توانند در دمای پایین تر ، لجن کمتری تولید نموده و در سطح گسترده تر pH بین ۶ تا ۹ هم عملکرد خوبی داشته باشند.
مضرات سولفات آلومینیوم در تصفیه آب
به نظر می رسد که استفاده از این ماده در تصفیه آب آشامیدنی ممکن است سبب بروز اختلالات عصبی و بیماری آلزایمر شود. بعلاوه ، وجود سولفات آلومینیم در آب فیلتر شده می تواند برای بیماران تحت درمان دیالیز کلیوی زیان بار باشد. به همین دلیل برخی از تصفیه خانه ها ، از نمک های آلومینیوم به سمت منعقد کننده های آهنی تمایل پیدا کرده اند. باید توجه شود در صورتی که قصد انجام چنین تغییری را دارید ، باید ابتدا توده های جمع شده از تمامی واحد های پردازشی پاک شود در غیر این صورت ، توده ها در آب حل شده و غلظت آلومینیوم در آب افزایش می یابد.
