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硫酸盐

硫酸盐,是由硫酸根离子(SO42- )与其他金属离子组成的化合物,都是电解质,且大多数溶于水。硫酸盐矿物是金属元素阳离子(包括铵根)和硫酸根相化合而成的盐类。由于硫是一种变价元素,在自然界它可以呈不同的价态形成不同的矿物。当它以最高的价态S6+与四个O2- 结合成SO42- ,再与金属元素阳离子即形成硫酸盐。在硫酸盐矿物中,与硫酸根化合的金属阳离子有二十余种。就是说有含硫酸根的盐就是硫酸盐。

其中最主要的是Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Ba2+ 、Sr2+ 、Pb2+ 、Fe3+ 、Al3+ 、Cu2+ 。已知的硫酸盐矿物种数有170余种。虽然它们只占地壳总重量的0.1%,但它们中的石膏、硬石膏、重晶石、芒硝等均能富集成具有工业意义的矿床。 硫酸盐矿物多数是成分比较复杂的盐类,因此晶体结构中对称程度较低的,主要属于单斜晶系和正交晶系。而且由于大多数硫酸盐矿物含有水,使其最突出物理性质中是硬度低,一般在2-3.5之间。另外,颜色一般为无色和白色,比重一般也不大,在2-4之间。 硫酸盐矿物的形成需要有氧浓度大和低温的条件,因此地表部分是最适宜于形成硫酸盐矿物的地方。在本类矿物中,外生成因远比内生成因的重要。其中由原生金属硫化物氧化后而成的硫酸盐矿物,在种类上几乎占本类矿物的半数。而在海盆中化学沉积的硫酸盐矿物主要是钾、钠、钙、镁、钡、铝的含水硫酸盐。至于内生热液成因的硫酸盐矿物,主要是钡、钙、锶、铝等无水硫酸盐,见于中低温热液脉中或作为低温热液围岩蚀变的产物。

火山爆发会喷发出硫来,然后硫燃烧生成二氧化硫,二氧化硫遇到水蒸气形成亚硫酸,亚硫酸在空气中被氧气氧化成硫酸,硫酸和地壳中金属氧化物反应,生成硫酸盐。 [1]

自然界中的硫酸钙以石膏矿的形式存在。含有两个结晶水的硫酸钙(CaSO42H2O)叫做石膏(也叫生石膏)。将石膏加热到150℃,就会失去大部分结晶水而变成熟石膏(2CaSO4H2O)。熟石膏与水混合成糊状后会很快凝固,转化为坚硬的生石膏。利用石膏的这一性质,人们常利用它制作各种模型和医疗上用的石膏绷带。在水泥生产中,可用石膏调节水泥的凝固时间。在石膏资源丰富的地方可以用它来制硫酸。

硫酸铜俗称胆矾,分子式CuSO45H2O。分子量为249.68。含水量36%。是无水硫酸铜吸水后形成的。胆矾是颜料、电池、杀虫剂、木材防腐等方面的化工原料。五水硫酸铜在常温常压下很稳定,不潮解,在干燥空气中会逐渐风化,加热至45℃时失去二分子结晶水,110℃时失去四分子结晶水,称作一水硫酸铜。200℃时失去全部结晶水而成无水物。无水物也易吸水转变为五水硫酸铜。无水硫酸铜(白色或灰白色粉末)吸水后反应生成五水硫酸铜(蓝色),常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否含有微量水分。二者注意区分。将无水硫酸铜加热至650℃高温,可分解为黑色氧化铜、二氧化硫及氧气(或三氧化硫)。

硫酸铝钾,俗称明矾。分子式KAl(SO4)212H2O,无色结晶或粉末。无气味,微甜而有涩味、有收敛性。在干燥空气中风化失去结晶水,在潮湿空气中溶化淌水。易溶于甘油,能溶于水,水溶液呈酸性反应,水解后有氢氧化铝胶状物沉淀。不溶于醇和丙酮。熔点92.5℃。60~65℃硫酸干燥时失去9分子水,在200℃时十二个结晶水完全失去,更高温度分解出三氧化硫。明矾的吸附能力很强,可以吸附水里悬浮的杂质,并形成沉淀,使水澄清。所以,明矾是一种较好的净水剂。明矾可由明矾石经煅烧、萃取,结晶而制得。

硫酸钠(Na2SO4),无机化合物,又名芒硝,白色、无臭、有苦味的结晶或粉末, 有吸湿性。外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。主要用于制水玻璃、玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂、干燥剂、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品等。

白色有光泽结晶、颗粒或粉末。味甜。在空气中稳定。86.5℃时失去部分结晶水,250℃失去全部结晶水。当加热时猛烈膨胀并变成海绵状物质。烧到赤热时分解为三氧化硫和氧化铝。当相对湿度约低25%时风化。易溶于水,几乎不溶于乙醇,溶液呈酸性。久沸后有不溶性碱式盐沉淀。相对密度1.62。硫酸铝是一个被广泛运用的工业试剂,通常会与明矾(既十二水合硫酸铝钾)混淆。硫酸铝通常被作为絮凝剂,用于提纯饮用水及污水处理设备当中,也用于造纸工业。

硫酸铝(Aluminum sulfate)应用范围:

1.用于污水处理作为混凝剂,具有很好的脱色能力,还具有去除重金属离子、去油、除磷、杀菌等功能,尤其对印染废水的脱色和去COD、电镀废水的铁氧体共沉淀等效果明显。

2.用作沉淀剂,可以和硫化物、磷酸盐等生成沉淀物,从而去除硫化物、磷酸盐等。

3.硫酸铝易溶于水,硫酸铝水溶液微酸性.广泛用作饮用水,工业用水的净化处理.适合较低碱度的废水处理;作为沉淀剂,去除硫离子,磷酸盐离子等。

造纸工业中作为松香胶、蜡乳液等胶料的沉淀剂,水处理中作絮凝剂,还可作泡沫灭火器的内留剂,制造明矾、铝白的原料,石油脱色、脱臭剂、某些药物的原料等。还可制造人造宝石及高级铵明矾。砷含量不大于5mg/kg的产品可用于水处理絮凝剂。 [2]

环境中有许多金属离子,可以与硫酸根结合成稳定的硫酸盐。大气中硫酸盐形成的气溶胶对材料有腐蚀破坏作用,危害动植物健康,而且可以起催化作用,加重硫酸雾毒性;随降水到达地面以后,破坏土壤结构,降低土壤肥力,对水系统也有不利影响。

天然水中硫酸盐浓度差别甚大,从几mg/L到数千mg/L(海水中)。

硫酸盐经常存在于饮用水中,其主要来源是地层矿物质的硫酸盐,多以硫酸钙、硫酸镁的形态存在;石膏、其它硫酸盐沉积物的溶解;海水入侵,亚硫酸盐和硫代硫酸盐等在充分曝气的地面水中氧化,以及生活污水、化肥、含硫地热水、矿山废水、制革、纸张制造中使用硫酸盐或硫酸的工业废水等都可以使饮用水中硫酸盐含量增高。

在大量摄入硫酸盐后出现的最主要生理反映是腹泻、脱水和胃肠道紊乱。人们常把硫酸镁含量超过600mg/L的水用作导泻剂。当水中硫酸钙和硫酸镁的质量浓度分别达到1000mg/L和850mg/L时,有50%的被调查对象认为水的味道令人讨厌,不能接受。 [3]


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