سدیم آلومینات یک ماده شیمیایی معدنی به شکل پودر سفید رنگ می باشد که به عنوان منبع موثر هیدروکسید آلومینیوم برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و فنی استفاده می شود. نوع خالص و بدون آب این ماده، یک جامد کریستالی سفید رنگ است که دارای فرمول های مختلف NaAlO۲ NaAl(OH)۴ (هیدراته)، Na۲O·Al۲O۳ یا Na۲Al۲O۴ است.
آلومینات سدیم تجاری به صورت محلول یا جامد در دسترس است. سایر ترکیبات مرتبط،، با واکنش Na۲O و Al۲O۳ تهیه می شوند. نوع بدون آب این ترکیب شامل یک چارچوب سه بعدی از چهار گوش AlO۴ متصل به گوشه می باشد.
شکل هیدراته NaAlO۲·۵/۴H۲O دارای لایه هایی از تتراهدر AlO۴ است که به حلقه ها متصل شده و لایه ها توسط یون های سدیم و مولکول های آب در کنار هم نگه داشته می شوند که هیدروژن به اتم های O در چهارگوشه AlO۴ متصل می شوند.
از این ماده در تصفیه آب از آن به عنوان مکمل سیستم های نرم کننده آب، به عنوان یک ماده منعقد کننده برای بهبود لخته شدن و برای حذف سیلیس محلول و فسفات ها استفاده می شود.
در تکنولوژی ساخت و ساز، سدیم آلومینات برای تسریع انجماد بتن، عمدتا هنگام کار در هنگام سرما به کار می رود. این ترکیب همچنین در صنعت کاغذ، برای تولید آجر نسوز، تولید آلومینا و غیره استفاده می شود. محلول های این ماده نیز واسطه ای در تولید زئولیت ها هستند.
خواص و مشخصات شناسایی سدیم آلومینات
| خواص | مشخصات |
| شکل فیزیکی پودر سفید | فرمول شیمیایی NaAlO۲ |
| دانسیته (g/cm۳) ۱/۵ | وزن مولکولی (g/mol) 81/97 |
| نقطه ذوب (۰C) 1650 | شماره (CAS No) ۱۳۰۲-۴۲-۷ |
| حلالیت در آب بسیار محلول | ساختار کریستالی اورترمبیک |
تولید
آلومینات سدیم با حل شدن هیدروکسید آلومینیوم در محلول سود سوزآور (NaOH) تولید می شود. هیدروکسید آلومینیوم (گیبسایت) را می توان در محلول نمکی ۲۰ تا ۲۵ درصد سود در دمای نزدیک به نقطه جوش حل کرد.
استفاده از محلول های NaOH غلیظ تر منجر به یک محصول نیمه جامد می شود. این فرآیند باید در ظروف نیکل یا فولادی گرم شده با بخار انجام شود و لازم است هیدروکسید آلومینیوم تقریباً با ۵۰ درصد سود سوزآور آبی جوشانده شود تا زمانی که پالپ تشکیل شود.
مخلوط نهایی را درون یک مخزن ریخته تا سرد شود. سپس یک توده جامد حاوی حدود ۷۰٪ NaAlO۲ تشکیل می شود. پس از خرد شدن، این محصول در اجاق دوار آبگیری می شود. محصول حاصله حاوی ۹۰٪ سدیم آلومینات و ۱٪ آب به همراه ۱٪ سود آزاد است.
تهیه آلومینات سدیم از سولفات آلومینیوم پایه
عنوان بالا موضوع مطالعه ای می باشد که در سال ۲۰۰۶ منتشر شده است که متن کامل آن را از اینجا می توانید بخوانید. در این کار فرایند سنتز شامل دو مرحله است. در مرحله اول، BAS از طریق تصفیه BAS با محلول آبی کربنات سدیم در دماها و زمان های مختلف به سدیم داوسونیت تبدیل شده است.
در مرحله دوم، آلومینات سدیم با گرم کردن سدیم داوسونیت به دست آمده است. در این مورد، چندین نمونه سدیم داوسونیت در دماهای مختلف در محدوده ۶۰۰-۱۱۰۰ درجه سانتی گراد به مدت ۳۰ دقیقه گرم شده اند.
سدیم داوسونیت در دمای ۳۲۰ درجه سانتی گراد با تکامل دی اکسید کربن و آب تجزیه شد. در دمای ۵۰۰ درجه سانتی گراد، یک الگوی مربوط به آلومینای گذار با پراش اشعه ایکس مشاهده شده است. اولین آثار سدیم آلومینات کریستالی را می توان در جامدی که در دمای ۸۰۰ درجه سانتی گراد گرم می شود تشخیص داد، در حالی که در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد مخلوطی از آلومینات سدیم و آلفا آلومینا حاصل شده است.
بنابراین، طرح تکامل فاز در گرمایش پیشرونده می تواند به صورت سدیم داوسونیت، آمورف، آلومینای گذار (گاما/اتا) و آلومینات سدیم بلوری بیان شود. با استفاده از این روش، آلومینات سدیم بلورین را می توان تحت شرایط ملایم با حرارت دادن سدیم داوسونیت در دمای ۹۰۰ درجه سانتی گراد به مدت ۳۰ دقیقه به دست آورد.
سنتز با آلومینیوم و سدیم هیدروکسید
آلومینات سدیم همچنین از اثر هیدروکسید سدیم بر آلومینیوم عنصری که یک فلز آمفوتریک است تشکیل می شود. این واکنش پس از ایجاد بسیار گرمازا است و با تکامل سریع گاز هیدروژن همراه است. گاهی واکنش به این صورت نوشته می شود:
۲Al + 2NaOH + 2H۲O → ۲NaAlO۲ + ۳H۲
با این حال، گونه های تولید شده در محلول احتمالاً حاوی آنیون [Al(OH)۴] یا شاید [Al(H۲O)۲(OH)۴] می باشد.
طیف FTIR سدیم آلومینات
محلول های سدیم آلومینات
ساختار محلول های آلومینات سدیم آبی و مطالعه پراش اشعه ایکس محلول، عنوان مقاله ای می باشد که در سال ۱۹۹۸ میلادی منتشر شده است. بر اساس این کار، به طور متوسط هر اتم Al توسط چهار اکسیژن احاطه شده است، که نشان دهنده غلبه Al(OH)4– (aq) در این محلول ها می باشد.
ساختار موضعی توسط مدل هایی توصیف شده است که دارای یون های هیدراته جداگانه در رقیق ترین محلول آلومینات هستند اما در غلیظ ترین محلول با جفت یون آلومینات سدیم تماس می گیرند.
تعداد هیدراتاسیون یون سدیم با افزایش غلظت کاهش می یابد، اما به نظر می رسد که تعداد هماهنگی کلی با تشکیل جفت یون تغییر نمی کند. با تنظیم غلظت آلومینیوم با افزایش فاصله های پراش جدید در ۳.۳ و ۳.۹ Å، تغییر مجدد گسترده ای در شبکه آب فله متصل به هیدروژن رخ می دهد.
ظاهر تدریجی و از بین رفتن پیوندهای هیدروژنی کوتاهتر بین اولین اتم های O همسایه مشاهده می شود. داده ها با وقوع گونه های آلومینات الیگومری مطابقت دارند اما در محدوده خطای آزمایشی قطعی نیستند.