توضیحات
سولفات آهن
کاربرد سولفات آهن
کاربرد سولفات آهن که با نام های سولفات آهن (II) یا کوپرا یا ویتریول سبز (آن طور که در دوران باستان نامیده می شد) شناخته می شود، در صنایع مختلف کاملا شناخته شده است.
از نظر تاریخی، کوپرا کاربردهایی مانند سیاه کردن چرم، ماده ثابت کننده رنگ در صنعت نساجی و به عنوان ماده تشکیل دهنده جوهر مورد استفاده قرار می گرفت. حتی در 700 سال پیش، برای تهیه اسید سولفوریک (روغن ویتریول) از تقطیر سولفات آهن استفاده می شد. البته امروزه ما بیشتر به کاربردهای مدرن این ماده شیمیایی همه کاره اهمیت می دهیم. بنابراین ابتدا در مورد ترکیب، خواص و کاربردهای سولفات آهن صحبت می کنیم.
ترکیب شیمیایی سولفات آهن
سولفات آهن یک ماده شیمیایی به رنگ سبز آبی است که در بسیاری از صنایع از جمله تولید دارو، تولید جوهر و رنگ و همچنین کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. این را ماده را می توان در فرم های مختلف هیدراته یافت، که چندین نوع از آن در طبیعت وجود دارند. موارد زیر رایج ترین اشکال معدنی سولفات آهن هستند:
- FeSO4·7H2O : ملنریت، به رنگ سبز-آبی
- FeSO4·4H2O : روزنیت، به رنگ سفید
اشکال مختلف دیگری از آن نیز وجود دارند که کمتر در طبیعت یافت می شوند:
- FeSO4·5H2O: Siderotil
- FeSO4·6H2O: آهن سولفات شش آبه
- FeSO4·H2O: زومولنوکیت
کاربردهای سولفات آهن
صنایع داروسازی
کاربردهای دارویی از جمله کاربردهای مختلف سولفات آهن است. کمبود آهن رایج ترین کمبود تغذیه ای در ایالات متحده است که ورزشکاران، زنان جوان، گیاهخواران و افراد مسن، بیشتر از سایر افراد دچار آن می شوند. از سولفات آهن به همراه دیگر ترکیبات آهن در غذاها استفاده می شود تا سطح پایین آهن در خون را که ناشی از مواردی مانند بارداری یا کم خونی است درمان کند. آهن به انتقال اکسیژن از طریق خون در بدن انسان کمک می کند.
صنایع رنگ
سولفات آهن به عنوان رنگ دهنده در صنایع رنگرزی استفاده می شود. کاربرد دیگر سولفات آهن در ساخت جوهر است، به ویژه جوهر صفراوی آهن که در قرون وسطی تا اواخر قرن هجدهم استفاده می شد. آزمایش های شیمیایی ساخته شده بر روی نوشته های لاچیش (متعلق به 588–586 قبل از میلاد) وجود احتمالی آهن را در جوهر این نوشته ها نشان می دهد. سولفات آهن همچنین در رنگرزی پشم به عنوان ماده ثابت کننده استفاده می شود. بعلاوه، چوب harewood، ماده ای که از قرن هفدهم در ساخت تزیینات و پارکت استفاده می شود، با استفاده از سولفات آهن نیز تولید می شود.
دو روش مختلف برای استفاده مستقیم رنگ نیلی در انگلستان در قرن هجدهم توسعه یافت و تا قرن نوزدهم نیز به کار گرفته شد. به عنوان مثال، یکی از این موارد که به رنگ آبی چین معروف است، شامل سولفات آهن (II) است. پس از چاپ یک فرم نامحلول از رنگ نیلی بر روی پارچه، پارچه به توالات مورد حمام سولفات آهن قرار می گیرد. این روند ایجاد رنگ آبی چینی می تواند طرح های واضحی ایجاد کند، اما نمی تواند رنگ های تیره را که به کمک روش های دیگر ایجاد می شود تولید کند.
از سولفات آهن امروزه نیز استفاده می شود، به عنوان مثال، به عنوان ماده رنگی در مواد غذایی و رنگهای پارچه. سولفات آهن با مواد مختلفی ترکیب می شود تا رنگ های متفاوتی ایجاد کند:
- ترکیب با انار برای ایجاد یک سبز زیتونی تیره
- ترکیب با Madder (یک گیاه اوراسیایی) برای ایجاد یک بنفش مایل به خاکستری تیره
- ترکیب با تانن برای ایجاد بنفش خاکستری
- شاه بلوط برای ایجاد یک خاکستری متوسط
- کاتچ (ماده رنگ کننده و برنزه کننده) برای ایجاد قهوه ای شکلاتی
رشد گیاهان
سولفات آهن به عنوان اصلاح کننده خاک استفاده می شود. دقیقاً مانند سولفات آلومینیوم، از سولفات آهن به عنوان اصلاح کننده ای برای کاهش PH خاک با خاصیت قلیایی بالا استفاده می شود تا گیاهان بتوانند راحتتر به مواد مغذی خاک دسترسی پیدا کنند.
در باغبانی از آن برای معالجه کلروز آهن، زردی برگهای گیاه ناشی از کمبود آهن استفاده می شود. اگرچه سولفات آهن به سرعت ferric EDTA عمل نمی کند، اما اثرات آن ماندگارتر است. باغداران و کشاورزان آن را با کمپوست مخلوط کرده و به خاک وارد می کنند تا ذخیره ای از سولفات آهن ایجاد کنند که سالها دوام داشته باشد. همچنین ممکن است از آن به عنوان تقویت کننده خاک و برای جلوگیری از رشد خزه استفاده کنند.
حذف فسفر و کاهش رنگ در فاضلاب
سولفات آهن ماده منعقد کننده برای بسیاری از کاربردهای تصفیه فاضلاب صنعتی و بهداشتی است. سولفات آهن به دلیل کارآیی بالا، اثربخشی در شفاف کردن آب و کاربرد به عنوان جلوگیری کننده از رشد لجن، در بسیاری از کاربردهای تصفیه فاضلاب صنعتی به عنوان ماده منعقدکننده انتخاب می شود. انعقاد، فرآیند حذف مواد جامد معلق و رنگی از آب است. چند موردی که برای تصفیه آب باید مورد توجه قرار گیرند عبارتند از: TSS ، FOG ، BOD و COD.
حذف TSS، FOG ، BOD و COD به کمک سولفات آهن
TSS
(TSS) به ذرات جامد معلق در آب اطلاق می شود. این به معنی کل مقدار ماده جامد معلق در آب است که توسط فیلتر تصفیه می شود. آلاینده های موجود در آب، شامل مواد آلی و معدنی است و می تواند از طیف وسیعی از مواد تشکیل شده باشد. شن و ماسه، ذرات فلز، مواد گیاهی یا حیوانی در حال پوسیدگی ممکن است بخشی از TSS موجود در آب باشند.
FOG
صنایع غذایی و لبنی فاضلابی تولید می کنند که شامل مواد آلی چرب حیوانات و سبزیجات هستند و به راحتی دفع نمی شوند. این چربی ها، روغن ها و گریس ها (FOG) در نتیجه فعالیت های تهیه غذا به وجود می آیند و به دلیل تمایل به مسدود کردن لوله ها و فاضلاب ها، مورد نظارت دقیق شهرداری ها قرار می گیرند. به دلیل هزینه های بالای مجازات دفع غیر صحیح این نوع فاضلاب، که توسط بسیاری از دولت های محلی و نهادهای نظارتی وضع شده است، متخصصان صنایع غذایی و لبنی مشتاق یک راه حل مبتنی فناوری هستند که به آنها کمک کند تا میزان آلودگی FOG را در جریان فاضلاب های خروجی خود کاهش دهند.
BOD
مقدار اکسیژن خواهی زیست شیمیایی (BOD)، میزان اکسیژن مصرف شده توسط باکتریها و سایر میکروارگانیسم ها را در حالی که در دمای مشخصی مواد آلی را در شرایط هوازی تجزیه می کنند، نشان می دهد. میزان اکسیژن محلول موجود در آب برای حفظ حیات آبزی و کیفیت زیبایی رودخانه ها و دریاچه ها حیاتی است.
COD
COD مقدار اکسیژن مصرف شده برای اکسید شیمیایی آلاینده های آلی آب و تبدیل آنها به مواد غیرآلی است. اشکال متداول COD که در آب یافت می شود، مواد زائد باقیمانده مواد غذایی و آشامیدنی از قوطی ها / بطری ها، ضد یخ و همچنین روغن های امولسیون شده است. مقادیر بالای COD در آب از جمله جلبک های سمی باکتری های حاصل از مواد زائد آلی و آلودگی غذاهای دریایی اغلب باعث تهدید سلامتی انسان می شود.
کاربرد های دیگر سولفات آهن
سولفات آهن کاربردهای زیاد دیگری نیز دارد که شاید فکرش را هم نکرده باشید که می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ظاهر کننده عکس برای تصاویر فرآیند برخورد
- اضافه کردن به آب خنک کننده که از لوله های برنجی کندانسورهای توربین می گذرد و تشکیل یک پوشش محافظ مقاوم در برابر خوردگی
- در تصفیه طلا برای رسوب طلای فلزی از محلول های کلرید اوریک (طلای محلول، مخلوطی از اسید نیتریک و اسید کلریدریک)
- کاربرد به عنوان معرف در شناسایی قارچ ها
هم چنین سولفات آهن به عنوان کاتالیزور آهن معرف Fenton، کاتالیزوری که برای اکسید کردن آلاینده ها یا پساب ها استفاده می شود و حتی گاهی اوقات به عنوان ماده رنگی مصنوعی در کنسرو زیتون سیاه هم دیده می شود. در تولید مصالح ساختمانی نیز، از محلول های سولفات آهن برای ایجاد یک رنگ زرد در بتن، برخی از سنگهای آهک و ماسه سنگ ها و هم چنین در صنایع تولید چوب برای رنگ آمیزی چوب افرا به رنگ نقره ای استفاده می شود.
فات آهن
فرو سولفات هفت آبه، سولفات آهن ، با نام تجاری کوپراس (Copperas) و با فرمول شیمیایی FeSo4 7H2O ماده ای سبز رنگ که دارای ساختار کریستالی میباشد و جزو دسته نمک های فلزی بشمار می آید.
در حالت عادی 7 مولکول آب داشته که با حرارت 70 درجه سانتی گراد در مدت 30 دقیقه رطوبتش گرفته شده و با از دست دادن 3 مولکول آب به پودری سفید مایل به سبز تبدیل میگردد و درصد خلوض آن از 19 درصد به 24 درصد ارتقا می یابد.
نوع دیگر این ماده به این صورت میباشد که قبل از اینکه اجازه تشکیل کریستال را به محلول آماده شده دهیم در اثر حرارت آب مازاد آن را حذف کرده و وارد دستگاه خشک کن اسپری درایر نموده و مستقیم خشک مینماییم که در این حالت محلول بدست آمده به صورت تک آبه یا منوهیدرات آهن با رنگ سفید و به شکل گرانول با خلوص 33 درصد آهن خواهد شد.
حالت های مختلف سولفات آهن در طبیعت به صورت معدنی و با نام های زیر میباشد:
FeSo4 H2o : سنگ معدن Szomolnokite کمیاب
FeSo4 4H2o :سنگ معدن Rozenite کمیاب
FeSo4 7H2o :سنگ معدن Melanterite آبی_سبز;معمول
تفاوت سولفات آهن 2 ظرفیتی و سولفات آهن 3 ظرفیتی :
تفاوت اصلی این دو ماده در یون آنها میباشد. سولفات آهن دو ظرفیتی را می توان از طریق واکنش اسید سولفوریک با مشتقات آهن تولید کرد ولی برای تولید سه ظرفیتی آن حتما باید از سولفات آهن دو ظرفیتی به عنوان ماده اولیه به همراه عامل اکسید کننده نمود.
همچنین سولفات آهن دو ظرفیتی به علت ساختار مولکولی به راحتی قابل جذب بوده و عنوان ویتامین آهن جهت کود درختان و تهیه خوراک دام و طیور و سایر صنایع مورد استفاده قرار میگیرد ولی سولفات آهن سه ظرفیتی زرد رنگ متمایل به قهوه ای میباشد که مخصوص تصفیه پسابهای صنعتی و آب و فاضلاب و عمدتا در صنایع کاربرد دارد و به علت ساختار مولکولی به هیچ عنوان جذب بدن و یا خاک نمیگردد.
شرایط نگهداری :
این ماده حتما باید در محیط خشک ، کاملا بسته و در دمای +15 تا +26 درجه نگهداری شود.
درصد های مختلف و روش های متفاوت تولید :
- از ترکیب اسید سولفوریک با آهن پس از 10 ساعت واکنش ، PH محلول به 3 رسیده و ماده ای سیاه رنگ که ترکیبی از کربن های موجود در آهن و همچنین روغن های موجود در آهن میباشد بدست می آید که پس از فرآیند فیلتراسیون وارد کریستالیزاتور شده و خنک میگردد تا به دمای محیط برسد آنگاه تشکیل کریستال 7 آبه داده که بعد از عملیات سانتریفیوژ و آبگیری لازم وارد قسمت بسته بندی می شود.
این محصول قابل مصرف در تصفیه آب و فاضلاب ، صنایع سرب و روی و صنایع کشاورزی و … میباشد.
- در صورتی که محصول کریستال 7 آبه را بمدت زمان نیم ساعت در دمای 70 درجه سانتی گراد حرارت دهیم 3 مولکول خود را از دست داده و تبدیل به پودر سبز رنگ 4 آبه میگردد که جهت مصرف شرکت های تولید کننده کود های شیمیایی و همچنین تهیه خوراک دام و طیور آماده میگردد.
- در حالتی دیگر قبل از ورود محصول به کریستالیزاتور به سمت دستگاه اسپری درایر هدایت شده و در دمای 120 درجه سانتی گراد آب مازاد آن حذف شده و مستقیما تبدیل به پودر آهن شده که به صورت منوهیدراته یا سولفات آهن تک آبه به صورت گرانول و به رنگ سفید با درصد خلوص 33 تبدیل میگردد.
این نوع مخصوص صنایع دام و طیور و کشاورزی میباشد.
فرامرز –
چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است و برای شرایط فعلی تکنولوژی مورد نیاز و کاربردهای متنوع با هدف بهبود ابزارهای کاربردی می باشد.