Như chúng ta đã biết, phèn chua là hóa chất sử dụng phổ biến trong đời sống và trong công nghiệp. Các bài viết Phèn chua là gì, Công thức hóa học của phèn nhôm, tính chất của phèn nhôm và ứng dụng của phèn nhôm được Huỳnh Chem Blog chia sẽ rất chi tiết ở phần trước. Tiếp theo chuyên mục Hóa Học Đời Sống hôm nay, mời các bạn tìm hiều cách điều chế và công nghệ sản xuất phèn chua công nghiệp hiện nay như thế nào nhé.
1. Cách điều chế phèn chua như thế nào?
1.1 Nguyên tắc điều chế phèn chua
- Cách điều chế: dùng axit sunfuric cho tác dụng với các hợp chất chứa nhôm để tạo thành hợp chất phèn chua
- Nguyên liệu sản xuất:
+ axit sunfuric
+ Vật liệu chứa nhôm như đất sét, cao lanh, quặng bôxit, nhôm hydroxit (thành phần chứa Al2O3
+ Nhôm phế liệu
+ Khoáng bauxite (công nghệ sản xuất phèn chua từ Ấn Độ). Bauxite từ Jamnagar (Gujarat) chứa phần trăm Alumina cao và hàm lượng Sắt thấp tiếp tục là nguồn tốt nhất để sản xuất hóa chất nặng này
+ Khoáng cryolite
- Đặc điểm chất lượng của nguyên liệu sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của phèn chua:
+ Khi sử dụng nhôm hydroxit, sản phẩm thu được có chất lượng tốt nhất: hàm lượng nhôm oxit Al2O3 có thể đạt tới 17% đồng thời hàm lượng sắt oxit Fe2O3 có thể dưới 0,04%.
+ Khi dùng nguyên liệu chứa nhôm khác, chất lượng sản phẩm thường thấp hơn và tiêu hao nguyên vật liệu thường cao hơn.
+ Ở Việt Nam, tiêu chuẩn chất lượng của phèn chua được công bố bởi đơn vị sản xuất, chỉ tiêu chất lượng chủ yếu là hàm lượng Al2O3, thường quy định chung là Al2O3 > 10,3%.
1.2. Điều chế phèn chua trong phòng thí nghiệm
Phèn có thể được tạo ra thông qua một trong một số quá trình hóa học. Một là bằng cách thêm nhôm hydroxit Al (OH)3 vào axit sunfuric H2SO4. Phản ứng hóa học là:
2Al(OH)3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H2O
thêm 2 phân tử nhôm hydroxit vào 3 phân tử axit sunfuric sẽ tạo ra 1 phân tử nhôm sunfat và 6 phân tử nước.
Một lựa chọn khác là đun nóng kim loại nhôm trong dung dịch axit sunfuric:
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2 ↑
2 phân tử nhôm kim loại cộng vào 3 phân tử axit sunfuric thì tạo ra 1 phân tử nhôm sunfat và 3 phân tử khí hiđro. (1)
1.3. Điều chế phèn chua trong công nghiệp
- Khi cho thêm kali sunfat vào quá trình phản ứng, ta thu được nhôm kali sunfat có công thức phân tử là K2SO4.Al2(SO4).24H2O hoặc KAl2(SO4)212H2O.
- Trườnghợp dùng amoni sunfat, thu được phèn kép nhôm amoni (ammonia alum) có công thức phân tử là Al2(SO4)3.(NH4)2SO4.24H2O hay Al(NH4)(SO4)2.12H2O.
2Al + 2KOH + 2H2O → 2KAlO2 + 3H2
2KAlO2 + 4H2SO4 + 20H2O → K2SO4.Al(SO4).24H2O
Tổng quát: 2Al + 2KOH + 4H2SO4 + 22H2O → K2SO4.Al(SO4).24H2O + 3H2
 |
| Công Nghệ Sản Xuất Phèn Chua Công Nghiệp |
2. Công nghệ sản xuất phèn chua công nghiệp
2.1. Nguyên tắc
- Quá trình sản xuất này được sử dụng phổ biến nhất vì bauxite là một vật liệu phổ biến, nguồn cung cấp nhôm chính cho thế giới và chứa nhiều khoáng chất nhôm và hai khoáng chất sắt.
- Thành phần của khoáng vật bauxite
+ Nhôm hydroxit (Al (OH)3) và nhôm ngậm nước (Al2O3.3H2O),
+ Nhôm ngậm nước tổng hợp trước đây được tinh chế từ bauxite.
- Quá trình tạo ra nhôm sunfat ngậm nước theo các phản ứng sau:
2Al(OH)3 + 3H2SO4 + H2O → Al2(SO4)3.14H2O
- Thêm 3 phân tử axit sunfuric vào 2 phân tử nhôm hiđroxit và 8 phân tử nước thì thu được 1 phân tử nhôm sunfat và 14 phân tử nước.
- Từ nhôm ngậm nước: 3H2SO4 + Al2O3.3H2O + 8H2O → Al2(SO4)3.14H2O
- Thêm 3 phân tử axit sunfuric vào 1 phân tử nhôm ngậm nước và 8 phân tử nước thì thu được 1 phân tử nhôm sunfat và 14 phân tử nước. (3)
2.2. Công nghệ sản xuất phèn chua từ bauxite của Ấn Độ
- Bauxit, axit sunfuric (98,5% nguyên chất) và axit đã dùng 60% - 90% nếu có
- Nguyên liệu thô được nghiền nhỏ đến kích thước - 15 mm trong máy nghiền và nghiền mịn 90% đi qua lưới 100 trong máy nghiền bi.
- Lò phản ứng được lót bằng chì và axit & gạch chịu nhiệt.
- Axit được pha loãng đến 65-70% và bột bôxít được thêm vào từ từ để trung hòa axit hoàn toàn.
- Khi phản ứng kết thúc, dung dịch thu được được pha loãng đến một trọng lượng cố định với nước và chất đông tụ được thêm vào để kết tủa các hạt keo.
- Vật liệu được phép lắng trong bể lắng. Chất lỏng siêu thấm được tách ra và làm bay hơi bằng các cuộn dây hơi trong thiết bị bay hơi.
- Khi chất lỏng đạt được trọng lực cố định, nó được xả ra trong khuôn để tạo thành tấm. Nếu quả bóng được sản xuất, công nghệ phun sẽ được áp dụng.
2.3. Công nghệ sản xuất phèn chua từ Cryolite
- Khi criolit được sử dụng làm quặng để sản xuất phèn, nó được trộn với canxi cacbonat và đun nóng. Bằng cách này, natri aluminat được hình thành.
- Sau đó nó được chiết xuất bằng nước và kết tủa bằng natri bicacbonat hoặc bằng cách cho dòng khí cacbonic đi qua dung dịch. Kết tủa sau đó được hòa tan trong axit sunfuric.
Kết luận
Trên đây là kiến thức hóa học đời sống của phèn chua, phèn nhôm và các loại phèn chua, phèn nhôm được sử dụng trên thế giới. Hi vọng rằng sau bài viết Cách Điều Chế Phèn Chua Như Thế Nào? Công Nghệ Sản Xuất Phèn Chua Công Nghiệp mang đến nhiều kiến thức hóa học đời sống hữu ích cho bạn đọc.
0 Nhận xét