硫酸鋁

硫酸鋁（化學式Al₂(SO₄)₃，式量342.15），白色斜方晶繫結晶粉末，密度1.69g/mL（25℃）。在造紙工業中作為松香膠、蠟乳液等膠料的沉澱劑，水處理中作絮凝劑，還可作泡沫滅火器的內留劑，製造明礬、鋁白的原料，石油脫色、脫臭劑、某些藥物的原料等。還可製造人造寶石及高級銨明礬。

大約占總產量50%的硫酸鋁第一大用途是用於造紙，第二大用途是在飲用水、工業用水和工業廢水處理中做絮凝劑，大約占硫酸鋁總產量40%。當向這類水中加入硫酸鋁後，可以生成膠狀的、能吸附和沉澱出細菌、膠體和其他懸浮物的氫氧化鋁絮片，用在飲用水處理中可控制水的顏色和味道。

基本介紹

• 中文名：硫酸鋁
• 英文名：Aluminium sulfate
• 別稱：硫酸鋁(3:2);明礬,硫酸鋁
• 化學式：Al2O12S3
• 分子量：342.15
• CAS登錄號：10043-01-3
• EINECS登錄號：233-135-0
• 熔點：770 °C (dec.)(lit.)
• 水溶性：soluble
• 密度：2.71 g/mL at 25 °C(lit.)
• 外觀：無味、白色、吸濕、有光澤的晶體或粉末。
• 套用：用於人造寶石和高級銨明礬的生產。
• 危險性符號：Xi,N
• 危險性描述：37/38-41-51/53-36/37/38
• 危險品運輸編號：UN 1760/3077

發現歷史

古代，人們曾用一種稱為明礬（意思是結合）的礦物作染色固定劑。俄羅斯第一次生產明礬的年代可追溯到八至九世紀。明礬用於染色業和用山羊皮鞣製皮革。

中世紀，在歐洲有好幾家生產明礬的作坊。

16世紀，德國醫生兼自然科學歷史學家帕拉塞斯（Parace/sus PAT1949-1541）在鋁的歷史上寫下了新的一頁。他研究了許多物質和金屬，其中也包括明礬（硫酸鋁），證實它們是"某種礬土鹽"。這種礬土鹽的一種成份是當時還不知道的一種金屬氧化物，後來叫做氧化鋁。

1745年，德國化學家馬格拉夫終於能夠分離“礬土“了。這正是帕拉塞提到過的那種物質。

理化性質

物理性質

外觀與性狀：白色晶體，有甜味；

溶解性：溶於水，不溶於乙醇等。

工業品為灰白色片狀、粒狀或塊狀，因含低鐵鹽帶淡綠色，又因低價鐵鹽被氧化而使表面發黃。粗品為灰白色細晶結構多孔狀物。

極易溶於水，硫酸鋁在純硫酸中不能溶解（只是共存），在硫酸溶液中與硫酸共同溶解於水，所以硫酸鋁在硫酸中溶解度就是硫酸鋁在水中的溶解度。

硫酸鋁化學結構式

770℃分解為氧化鋁和三氧化硫。

有無水物和十八水合物。無水物為無色斜方晶系晶體。溶於水，水溶液顯酸性，微溶於乙醇。在水中的溶解度隨溫度的上升而增加。十八水合物（Al₂·(SO₄)₃·18H₂O）為無色單斜晶體。溶於水，不溶於乙醇。水溶液因水解而呈酸性。

相對密度（水=1）：2.71

不同溫度(℃)時每100毫升水中的溶解克數：

31.2g/0℃

33.5g/10℃

36.4g/20℃

40.4g/30℃

45.8g/40℃

59.2g/60℃

73g/80℃

80.8g/90℃

89g/100℃

水中溶解度：

溫度（℃）	溶解度（g）
0	31.2
10	33.5
20	36.5
30	40.4
40	45.7
50	52.2
60	59.2
70	66.2
80	73.1
90	86.8
100	89.0

化學性質

不易風化而失去結晶水，比較穩定，加熱會失水，高溫會分解為氧化鋁和硫的氧化物。

加熱至770℃開始分解為氧化鋁、三氧化硫、二氧化硫和水蒸氣。溶於水、酸和鹼，不溶於乙醇。水溶液呈酸性。水解後生成氫氧化鋁。水溶液長時間沸騰可生成鹼式硫酸鋁。無毒，粉塵能刺激眼睛。

水解產物有鹼式鹽和氫氧化鋁的膠狀沉澱。容易跟鉀、鈉、銨的鹽結合形成礬，如硫酸鋁鉀

kAl（SO₄）₂·12H₂O。

加熱水合物時，猛烈膨脹，並變成海綿狀物，加熱至赤熱時，分解為三氧化硫和氧化鋁。

毒性：

ADI 未規定（FAO/WHO，2001）。

GRAS(FDA，§182.1125，2000)。

LD50：980±90 mg/kg(小鼠經口)

計算化學數據

1、疏水參數計算參考值（XlogP）：未確定

2、氫鍵供體數量：0

3、氫鍵受體數量：8

4、可旋轉化學鍵數量：0

5、拓撲分子極性表面積（TPSA）：161

6、重原子數量：12

7、表面電荷：0

8、複雜度：62.2

9、同位素原子數量：0

10、確定原子立構中心數量：0

11、不確定原子立構中心數量：0

12、確定化學鍵立構中心數量：0

13、不確定化學鍵立構中心數量：0

14、共價鍵單元數量：4

礦藏分布

明礬石，一種分布廣的造岩的硫酸鹽礦物，其含量超過K時稱鈉礬石或鈉明礬石，有時也有少量Fe³⁺代替Al³⁺。在火山岩例如流紋岩、粗面岩和安山岩內呈囊狀體或薄層產出，據認為它是由於這些岩石與逸出的含硫蒸氣進行化學反應形成的。 明礬石為中酸性火山噴出岩經過低溫熱液作用生成的蝕變產物。中國浙江蒼南、安徽廬山和福建福鼎的白堊系火山岩中都有大量產出。大的礦床在烏克蘭的別烈戈沃（Beregovo）附近、西班牙的阿爾梅利亞（Almeria）和澳大利亞新南威爾斯的布拉德拉（Bullah Delah）。

明礬石礦是浙江省的重要優勢礦種之一。探明資源儲量占全國總量的53%，居中國之首，主要分布在蒼南、平陽、瑞安三縣市，蕭山、鄞縣也有礦產地。

浙江省已探明資源儲量礦產地10處，其中蒼南礬山的雞籠山、水尾山，瑞安仙岩和蕭山岩山等4處為大型礦床；蒼南礬山的大崗山、瑞安平陽坑、鄞縣鳳凰山等3處為中型礦床。明礬石保有資源儲量9104萬噸（礦石量約2.25億噸）。

製備方法

由鋁土礦和硫酸加壓反應製得。或用硫酸分解明礬石、高嶺土及含氧化鋁矽原料均可製得。

硫酸法將鋁土礦粉碎至一定粒度，加人反應釜與硫酸反應，反應液經沉降，澄清液加入硫酸中和至中性或微鹼性，然後濃縮至115℃左右，經冷卻固化，粉碎製得成品。

化學反應方程式：

1.硫酸法：將鋁土礦粉碎至一定粒度.應釜與硫酸反應。由氫氧化鋁（或純的高嶺土或鋁礬土）與硫酸反應後，濾去不溶物再結晶而得。

2.將從酸性溶液中結晶生成的水合硫酸鋁晶體緩慢加熱，使其逐步脫水，最後將溫度升高到350℃，則完全脫水成為無水硫酸鋁。

主要用途

用作動物膠的有效交聯劑，並能提高動物膠的黏度。還用作脲醛膠黏劑的固化劑，20%水溶液固化速度較快。

硫酸鋁化學結構式

造紙工業中作為松香膠、蠟乳液等膠料的沉澱劑，水處理中作絮凝劑，還可作泡沫滅火器的內留劑，製造明礬、鋁白的原料，石油脫色、脫臭劑、某些藥物的原料等。還可製造人造寶石及高級銨明礬。砷含量不大於5mg/kg的產品可用於水處理絮凝劑。

1.造紙工業中用作紙張施膠劑，以增強紙張的抗水、防滲性能；

2.溶於水後能使水中的細小微粒和自然膠粒凝聚成大塊絮狀物，從而自水中除去，故用作供水和廢水的混凝劑；

3.用作濁水淨化劑，也用作沉澱劑、固色劑、填充劑等。在化妝品中用作抑汗化妝品原料（收斂劑）；

4.消防工業中，與小蘇打、發泡劑組成泡沫滅火劑；

5.分析試劑，媒染劑，鞣革劑，油脂脫色劑，木材防腐劑；

6.白蛋白巴氏殺菌的穩定劑(包括液體或冷凍全蛋、蛋白或蛋黃)；

7.可作原料，用於製造人造寶石和高級銨明礬，其他鋁酸鹽；

8.燃料工業中，在生產鉻黃和色淀染料時作沉澱劑，同時又起固色和填充劑作用。

淋洗對硫酸鋁改良蘇打鹽鹼土的輔助效果研究：該研究以松嫩平原中前郭地區中重度鹽鹼土為研究對象，採用實驗室模擬分析的形式，添加硫酸鋁改良後，再進行淋洗的效果進行了分析。分別選擇硫酸鋁的添加濃度為0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%進行測定，研究了這七種情況在分別淋洗一次、兩次、三次後，土壤溶液中的主要離子濃度和變化趨勢，並對這七種濃度添加後的物理性質進行了測定。綜合各項試驗結果，得出以下結論。

淋洗有效改善了土壤的鹽化度。在硫酸鋁添加量一定的情況下，隨著淋洗次數的增加，硫酸根離子和氯離子等陰離子的濃度明顯下降。碳酸根和碳酸氫根也有明顯下降，但受空氣中二氧化碳的影響，下降速度並沒有硫酸根和氯離子快，但也明顯改善了土壤的離子結果，使土壤更適合作物生長。

淋洗有明顯的改善土壤化學成分的作用，但是添加入的硫酸鋁隨著淋洗也有大量的流逝，同時在震盪等作用下，第一次投入硫酸鋁形成的部分硫酸鋁水解膠體也被破壞，影響了硫酸鋁對土壤的改良效果。同時，淋洗震盪過程也破壞了土壤中原有的團聚體和微團聚體，多次淋洗使土壤的物理性質沒有改善，甚至在土壤溶液pH值方面產生負面效果。

當不淋洗土壤時，硫酸鋁的加入，有效改善了土壤性質，特別是對降低土壤鹼化度，效果明顯。土壤pH值、土壤容重、土壤顆粒粒徑等方面對土壤都有改善作用，並且效果明顯。鈣鎂等離子也隨著硫酸鋁的添加而被釋放出來，從一定程度上也起到了降低土壤鹽化度的作用。但單獨使用硫酸鋁改良，並不能全面的解決松嫩平原的土壤問題。由於土壤還有較高的鹽化度，硫酸鋁並沒有有效改善土壤的鹽化度問題，甚至添加硫酸鋁時土壤中鹽類物質的含量增加。因此，硫酸鋁只是將土壤類型從蘇打型轉化為硫酸型，問題被緩解，但是並未完全解決。

綜合硫酸鋁和淋洗這兩種改良方法的利弊，將兩種改良方式相結合，得到既可以改善土壤的鹼化度問題，也可以改善土壤的鹽化度問題，更好的改善土壤環境。在添加硫酸鋁為0.8%時，淋洗土壤兩次，研究人員指出可以取得最好的改善效果。

鑑別試驗

配10%試樣液，其鋁鹽(IT-2)和硫酸鹽(IT-29)試驗應呈陽性。溶解性極易溶於水，不溶於乙醇。按OT-42方法測定。5%水溶液的pH值2.9或以上，用玻璃電極測定。

含量分析：精確稱取試樣約4g，放入250ml容量瓶中，用水溶解並定容後混合。吸取該溶液10ml，放入250ml燒杯，加0.05mol/L的EDTA二鈉（乙二胺四乙酸二鈉）溶液25.0ml和pH 4.5的緩衝液（由77.1g醋酸銨和57ml冰醋酸加水定容至1000ml）20ml，文火煮沸5min。冷卻後，加乙醇.50ml和雙硫腙試液（TS-94)2ml。用0.05mol/L硫酸鋅液滴定至鮮明的玫紅色，同時進行空白滴定。每毫升0.05mol/L的EDTA二鈉（乙二胺四乙酸二鈉）相當於硫酸鋁Al₂ (SO₄)₃的8.554mg或含水硫酸鋁16.66mg。

注意事項

燃爆危險：該品不燃，具刺激性。

健康危害：對眼睛、黏膜有一定的刺激作用。誤服大量硫酸鋁對口腔和胃產生刺激作用。

毒理學資料：小鼠經口LC₅₀：6207mg/kg。

生態學資料：通常對水體是稍微有害的，不要將未稀釋或大量產品接觸地下水，水道或污水系統，未經政府許可勿將材料排入周圍環境。

皮膚接觸：脫去污染的衣著，用流動清水沖洗。

眼睛接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫。

吸入：脫離現場至空氣新鮮處。如呼吸困難，給輸氧。就醫。

食入：飲足量溫水，催吐。就醫。

危險特性：未有特殊的燃燒爆炸特性。受高熱分解產生有毒的硫化物煙氣。

有害燃燒產物：自然分解產物未知。

滅火方法：消防人員必須穿全身防火防毒服，在上風向滅火。滅火時儘可能將容器從火場移至空曠處。

應急處理：隔離泄漏污染區，限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿防毒服。用潔淨的鏟子收集於乾燥、潔淨、有蓋的容器中，轉移至安全場所。若大量泄漏，收集回收或運至廢物處理場所處置。

操作注意事項：密閉操作，局部排風。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡，穿防毒物滲透工作服，戴橡膠手套。避免產生粉塵。避免與氧化劑接觸。搬運時輕裝輕卸，防止包裝破損。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

儲存注意事項：儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與氧化劑分開存放，切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。

儲運：起運時包裝要完整，裝載應穩妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與氧化劑、食用化學品等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。車輛運輸完畢應進行徹底清掃。