استخدام كبريتات الألومنيوم في صناعة النسيج؛ من الصباغة إلى معالجة مياه الصرف الصحي لمصانع النسيج

إذا كنت مشاركًا في تصميم، تشغيل أو تحسين وحدة صباغة، طباعة أو محطة معالجة مياه الصرف الصحي للنسيج، فمن المحتمل أنك صادفت كثيرًا هذه الكلمة: كبريتات الألومنيوم أو ما يُسمى بـ «الألوم».
مادة بسيطة، بيضاء وقابلة للذوبان، وعلى الرغم من مظهرها، فهي أحد الأعمدة الرئيسية للصباغة، تثبيت اللون ومعالجة مياه الصرف الصحي للنسيج في مئات المصانع حول العالم.

يتم استخدام الألوم منذ سنوات في أحواض الصباغة والطباعة كـ مساعد للثبيت ومنظم لدرجة الحموضة، وفي وحدات معالجة مياه الصرف الصحي للنسيج كـ مخثر ومجلط كيميائي.
من ورش الصباغة الصغيرة إلى المجمعات النسيجية والنسيجية الكبيرة، دوره ثابت: المساعدة في تثبيت اللون على الألياف وتجميع اللون الزائد والمواد العضوية من مياه الصرف.

في العديد من الدراسات الأكاديمية والصناعية المنشورة على منصات مثل ScienceDirect و ResearchGate، تم تقديم كبريتات الألومنيوم كواحدة من المواد الكيميائية الرئيسية لإزالة اللون، تقليل TSS و COD في مياه الصرف الصحي للنسيج.

السبب بسيط: السعر المناسب، الأداء الموثوق، والتفاعل العالي في نطاق درجة الحموضة المعتاد للصباغة ومياه الصرف النسيجي (حوالي ٥٫٥ إلى ٧٫٥).

«في مصانع النسيج، يكون الألوم موجودًا في خط الإنتاج وفي محطة المعالجة؛
يساعد على استقرار اللون على القماش ويزيل نفس اللون الزائد من مياه الصرف.»

المصدر: WaterWorld – Textile Wastewater Focus

في هذه المقالة، سنفحص بالتفصيل كيف تعمل كبريتات الألومنيوم في صناعة النسيج، وما الجرعات التي يجب استخدامها، وما الفرق مع المواد الأخرى، وكيف يمكن الاستفادة منها في أقسام الصباغة، الطباعة، التشطيب ومعالجة مياه الصرف النسيجي.

إذا كنت تنوي شراء أو تحسين نظام حقن الألوم في وحدة الصباغة أو محطة معالجة مياه الصرف النسيجي، فيُقترح زيارة المرجع المتخصص aluminium-sulfate لمشاهدة المواصفات الفنية، الدرجات والمعايير العالمية.

ما هي كبريتات الألومنيوم ولماذا تستخدم في صناعة النسيج؟

كبريتات الألومنيوم (Al₂(SO₄)₃) هو ملح معدني قابل للذوبان في الماء، عند ملامسته للمياه ومياه الصرف، يطلق أيونات الألومنيوم (Al³⁺). تتفاعل هذه الأيونات بسرعة مع أيونات الهيدروكسيد لتشكل هيدروكسيد الألومنيوم (Al(OH)₃)؛ وهو هلام أبيض ولزج يمتص ويرسب جزيئات اللون، المواد العضوية والمواد العالقة مثل مغناطيس كيميائي.
في خط الإنتاج، يمكن أن يعمل الألوم كـ مساعد للثبيت (Mordant) لبعض الأصباغ الطبيعية والحمضية، وكمنظم لدرجة الحموضة في حوض الصباغة.
في نهاية الخط، أي في وحدة معالجة مياه الصرف، يُعد هذا المركب نفسه أحد أهم الأدوات لتقليل اللون، TSS وجزء من COD.

هذه العملية التي تسمى التخثر (Coagulation) و التجلط (Flocculation)، هي أحد الأسس الرئيسية لتصميم أي نظام لمعالجة مياه الصرف النسيجي. وفقًا لتقارير المقالات المتخصصة في البيئة النسيجية، عند التحكم الصحيح في الجرعة ودرجة الحموضة، يمكن للألوم إزالة أكثر من ٨٠٪ من اللون وحتى ٧٠٪ من TSS في بعض مياه الصرف النسيجية.

التفاعل الكيميائي للألوم في المياه ومياه الصرف النسيجي

عند حقن الألوم في المياه أو مياه الصرف، يحدث التفاعل التالي:

Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂SO₄ 

ناتج هذا التفاعل وهو هيدروكسيد الألومنيوم هو نفس التجلط الذي يحمل اللون، الجزيئات الدقيقة، الغرويات وجزء من المواد العضوية. في نفس الوقت، حمض الكبريتيك (H₂SO₄) الناتج يؤدي إلى خفض درجة الحموضة؛ لهذا السبب، يعتبر التحكم في قلوية ودرجة حموضة مياه الصرف وأحواض العمليات حيويًا للغاية.

«كل وحدة من الألوم تقوم بعملين: تحييد الشحنة الكهربائية للأصباغ والغرويات، ومن خلال إنتاج هيدروكسيد الألومنيوم، ترسبها فيزيائيًا.»
المصدر: Water Online – Textile Wastewater Coagulation

تأثيرات درجة الحموضة على أداء كبريتات الألومنيوم في النسيج

تعمل كبريتات الألومنيوم بكفاءة أكبر في نطاق درجة الحموضة بين ٥٫٥ إلى ٧٫٥ في مياه الصرف النسيجي وأقسام تنقية المياه العملياتية. إذا كانت درجة الحموضة منخفضة جدًا (مثلًا أقل من ٥)، تصبح التجلطات غير مستقرة ودقيقة؛ وإذا ارتفعت عن ٨، يتحول هيدروكسيد الألومنيوم إلى جزيئات دقيقة وغير لاصقة مما يسبب مشكلة في الترسيب ويبقى جزء من اللون في الطور المذاب.
في وحدة الصباغة أيضًا، يمكن أن يؤثر ضبط درجة الحموضة بمساعدة الألوم على جودة امتصاص اللون وثبات الغسيل، خاصة في الأصباغ الحمضية والطبيعية.

دور القلوية في استقرار الأنظمة النسيجية

يحتاج الألوم إلى قلوية لتنفيذ التفاعل. في مياه الصرف التي تقل قلوبتها عن حوالي ٥٠ mg/L (حسب CaCO₃)، يكون حقن الجير، هيدروكسيد الصوديوم أو كربونات الصوديوم ضروريًا.
وإلا فإن درجة الحموضة ستنخفض ولن تتشكل التجلطات بشكل صحيح، نتيجة لذلك لا تتم إزالة اللون و TSS بشكل كامل.
أظهرت تجربة العديد من محطات معالجة النسيج أن ضبط القلوية، بالإضافة إلى تحسين كفاءة إزالة اللون، يمكن أن يقلل أيضًا من استهلاك الألوم ويقلل إنتاج الحمأة.

استخدام كبريتات الألومنيوم في صباغة وطباعة النسيج

في وحدات الصباغة والطباعة، الهدف الرئيسي هو امتصاص موحد للون، تثبيت مناسب وتقليل اللون الحر في الحوض ومياه الغسيل.
تستخدم كبريتات الألومنيوم في هذه الأقسام للأسباب التالية:

• ضبط درجة الحموضة في أحواض الصباغة الحمضية والطبيعية
• العمل كمساعد ثبيت لبعض الأصباغ الطبيعية والحمضية على الصوف والألياف البروتينية
• المساعدة في تقليل اللون الحر في مراحل الغسيل والتنظيف (Soaping)

دور الألوم في تجانس وتثبيت اللون

في بعض أنظمة الصباغة التقليدية، يعمل الألوم كملح معدني وسيط ويشكل جسرًا بين المجاميع الوظيفية على الألياف وجزيئات اللون.
هذا يؤدي إلى:

• تحسين تجانس امتصاص اللون خلال حمام الصباغة،
• تقليل البقع وعدم الانتظام على القماش،
• وتحسين ثبات الغسيل والاحتكاك في بعض الأنظمة

تقليل لون مياه الغسيل ودائرة المياه العملياتية

في المصانع التي تستخدم أنظمة غسيل متعددة المراحل أو دوائر مياه نصف مغلقة، يمكن أن يؤدي وجود اللون الحر في الدائرة إلى تغيير النغمة في الدفعات اللاحقة.
يمكن أن يؤدي الحقن المضبوط للألوم في خزانات التوازن أو الأحواض الوسيطة إلى إزالة جزء من اللون المذاب قبل العودة إلى النظام أو قبل الدخول إلى محطة المعالجة.

استخدام كبريتات الألومنيوم في معالجة مياه الصرف النسيجي

مياه الصرف النسيجية، على عكس مياه الشرب، غنية بالأصباع العضوية، الأملاح، المواد المساعدة، المواد الخافضة للتوتر السطحي والمواد العالقة. في هذه الأنظمة، الهدف ليس فقط تنقية المياه، بل تقليل حمل الملوثات لحماية البيئة والامتثال لمعايير التصريف. هنا يكتسب سلفات الألومنيوم دورًا حيويًا.

دور الألوم في إزالة المواد العالقة وتقليل TSS واللون

في عمليات المعالجة الفيزيائية–الكيميائية، يستخدم الألوم كمخثر رئيسي لتقليل TSS (المواد الصلبة العالقة الكلية)، اللون وجزء من COD.
في مياه الصرف النسيجية، تتراوح جرعته المعتادة بين ٨٠ إلى ٢٠٠ mg/L ويمكن أن تزيد أو تقل حسب نوع اللون، COD والملوحة.

أظهرت الدراسات المنشورة في المجلات المتخصصة أن استخدام الألوم مع البوليمرات العضوية، يمكن أن يقلل حتى ٨٥٪ من اللون و ٩٠٪ من TSS في مياه الصرف النسيجية.

«في مياه الصرف الملونة للنسيج، يمكن للمزج الذكي بين الألوم والبوليمر أن يفعل ما يفعله نظام بيولوجي معقد في عدة ساعات.»
المصدر: ScienceDirect – Textile Effluent Treatment

إزالة الفوسفور والمواد العالقة من مياه الصرف النسيجي

في بعض وحدات النسيج (مثل خطوط التشطيب واستخدام مواد مساعدة خاصة)، يوجد الفوسفور أيضًا في مياه الصرف. تحول كبريتات الألومنيوم الفوسفات إلى مركبات غير قابلة للذوبان من خلال التفاعل الكيميائي التالي:

Al³⁺ + PO₄³⁻ → AlPO₄(s)

يزيل هذا التفاعل الفوسفور من الطور المذاب ويرسبه مع الحمأة. في أنظمة البحيرات، الأراضي الرطبة الاصطناعية والوحدات الكيميائية–الفيزيائية، يساعد حقن الألوم في تقليل الفوسفور والتحكم في نمو الطحالب في الأحواض المفتوحة.

جدول نطاق أداء كبريتات الألومنيوم في الصناعات النسيجية المختلفة والمرتبطة بها

نوع مياه الصرف	الجرعة المعتادة للألوم (mg/L)	هدف المعالجة	كفاءة الإزالة
مياه الصرف النسيجية (الصباغة والطباعة)	٨٠ إلى ٢٠٠	إزالة اللون، تقليل TSS وجزء من COD	٧٠ إلى ٨٥٪ لون، ٧٠ إلى ٩٠٪ TSS
غسيل الأقمشة الخام وإزالة المواد اللاصقة	٤٠ إلى ١٠٠	تقليل المواد العالقة وجزء من BOD	٦٥ إلى ٨٠٪ TSS
مياه الصرف المختلطة لمصنع نسيج	٦٠ إلى ١٥٠	تقليل اللون، TSS والفوسفور	٦٠ إلى ٨٠٪ حسب التصميم
مياه الصرف الناتجة عن التشطيب والمنعمات	٥٠ إلى ١٢٠	تقليل الدهون، الزيوت والغرويات	٥٥ إلى ٧٥٪

«في العديد من مياه الصرف الصناعية النسيجية، لا يزال الألوم الخيار الأكثر فعالية لتقليل اللون و TSS، بشرط أخذ اختبار الجرة على محمل الجد.»

المصدر: ResearchGate – Textile Wastewater Case Studies

إدارة الحمأة والاعتبارات التشغيلية في استخدام كبريتات الألومنيوم

أحد النتائج الطبيعية لاستخدام الألوم هو إنتاج حمأة كيميائية تتكون بشكل رئيسي من هيدروكسيد الألومنيوم، اللون الممتص والمواد العالقة. على الرغم من أن هذه الحمأة محبة للماء ولا تنزح بسهولة، إلا أنه يمكن تكثيفها والتخلص منها بسهولة باستخدام بوليمرات مساعدة للتجلط (Polyelectrolytes).

تُظهر تجربة محطات معالجة النسيج أن استخدام الألوم، مقارنة بكلوريد الحديديك، ينتج عادةً حمأة أكثر قليلاً ولكنه أكثر أمانًا من حيث تآكل المعدات.
للمضخات، الأنابيب والوحدات المعدنية في خطوط النسيج، يمكن أن يؤدي هذا الاختلاف في التآكل على المدى الطويل إلى تقليل تكاليف الصيانة والإصلاح.

مقارنة متخصصة بين كبريتات الألومنيوم وكلوريد الحديديك وبولي كلوريد الألومنيوم (PAC) في النسيج

في عالم معالجة مياه الصرف النسيجية، تستخدم ثلاثة مواد مخثرة أكثر من غيرها:

كبريتات الألومنيوم (Al₂(SO₄)₃)، كلوريد الحديديك (FeCl₃) و PAC (بولي كلوريد الألومنيوم).

كل منها له مزايا وقيود خاصة، والاختيار الصحيح يعتمد على تركيب مياه الصرف، نوع اللون، المعدات والميزانية.

الخصائص الرئيسية والاختلافات بين كبريتات الألومنيوم، كلوريد الحديديك و PAC

للوهلة الأولى قد يبدو PAC أو كلوريد الحديديك خيارات أكثر حداثة، لكن الألوم لا يزال في المرتبة الأولى من حيث التكلفة والتوافق الكيميائي في العديد من مشاريع النسيج.

لكلوريد الحديديك نطاق أوسع لدرجة الحموضة ويعمل حتى في درجة الحموضة المنخفضة، لكنه يخلق لونًا أصفر–بني في الماء ويسبب تآكلًا شديدًا للمعادن.

من ناحية أخرى، PAC الذي تم تحضيره مسبقًا، ينتج حمأة أقل ويعطي تحكمًا أفضل في جودة المياه النهائية، لكن سعره عادةً أعلى بنسبة ٣٠ إلى ٥٠ بالمائة من الألوم.
أظهرت الدراسات المقارنة أن الألوم له أداء قريب من PAC في إزالة اللون و TSS، بينما تكون تكلفته الإجمالية أقل.

مقارنة رقمية للمخثرات في مياه الصرف النسيجية

الخاصية	كبريتات الألومنيوم (الألوم)	كلوريد الحديديك	PAC
نطاق درجة الحموضة الفعال	٥٫٥ إلى ٧٫٥	٥ إلى ٩	٥٫٥ إلى ٨
كمية إنتاج الحمأة	عالية نسبيًا	متوسطة	قليلة
تكلفة الشراء (لكل كيلوغرام)	منخفضة	متوسطة	عالية
التأثير على لون مياه الصرف	عديم اللون	قد يخلق لونًا مصفرًا	عديم اللون
خطر تآكل المعدات	منخفض إلى متوسط	مرتفع	منخفض
كفاءة إزالة اللون في مياه الصرف النسيجية	٧٠–٨٥٪	٧٥–٨٥٪	٨٠–٩٠٪

«في محطات معالجة النسيج حيث تكون تكلفة صيانة المعدات مرتفعة، تعتبر كبريتات الألومنيوم عادةً الخيار الأول؛ لأنها أرخص وتسبب تآكلًا أقل مقارنة بكلوريد الحديديك.»

المصدر: WaterWorld Industry Analysis – Textile Plants

تأثير المخثرات على جودة مياه الصرف النهائية الخارجة

يشكل PAC بسبب تركيبته البوليمرية، تجلطات أكبر وأكثر كثافة من الألوم، لكن في الأنظمة التي تكون فيها درجة الحموضة الطبيعية في نطاق ٦ إلى ٧، لا يختلف أداء الألوم بشكل ملحوظ عن PAC، خاصة عند استخدام مساعد التجلط المناسب.
في المشاريع الصناعية حيث تكون تكلفة شراء المواد الكيميائية مهمة، يعتبر الألوم الخيار الأكثر اقتصادًا بفارق كبير.

نقطة مهمة أخرى هي قابلية تقليل اللون والمواد العالقة قبل الدخول إلى النظام البيولوجي. يؤدي تقليل حمل اللون و TSS باستخدام الألوم إلى الحصول على أحواض تهوية ووحدات بيولوجية أكثر استقرارًا وتقلل من التقلبات في الأداء.

«لا يزال الألوم مستخدمًا في العديد من محطات معالجة النسيج، لأنه عند ضبطه بشكل صحيح، ليس له منافس حقيقي من حيث الاستقرار، السعر والتوافق الكيميائي مع مياه الصرف النسيجية.»

المصدر: ResearchGate – Coagulant Comparison in Textile Effluent

لماذا لا تزال كبريتات الألومنيوم الخيار الأول للعديد من مصانع النسيج؟

بعد عقود من استخدام كبريتات الألومنيوم في الصباغة ومحطات معالجة النسيج، لا تزال هذه المادة واحدة من أكثر المخثرات استخدامًا في العالم.
ليس بسبب التقليد، بل بسبب الكفاءة، السعر المنخفض والتوافق الكيميائي العالي مع مياه الصرف الملونة والمحتوية على مواد مساعدة في النسيج. يمكن للألوم في الأنظمة المصممة والمتحكم فيها بشكل صحيح أن:

• يزيل حتى ٧٠–٨٥٪ من لون مياه الصرف النسيجية،
• يقلل الجزء الأكبر من TSS وجزء من COD،
• يحسن جودة مياه الصرف الداخلة إلى النظام البيولوجي،
• ويحافظ على تكاليف المواد الكيميائية منخفضة مقارنة بالمخثرات الأخرى.

أظهرت الخبرات المتعددة من الوحدات الصناعية أن الألوم، إذا تم استخدامه في النطاق الأمثل لدرجة الحموضة (حوالي ٥٫٥ إلى ٧٫٥) وبجرعة مضبوطة، يمكن أن يكون له أداء مساوٍ أو قريب من المواد الأحدث مثل PAC؛ بتكلفة أقل واستقرار طويل الأمد في التوريد والتشغيل.

«الألوم قديم، لكنه لا يزال الاختيار الأذكى لمحطات معالجة النسيج التي تعتمد على الأرقام والعلم وليس الموضة والعلامة التجارية.»

المصدر: WaterWorld – Textile Industry Insights

من مصانع الصباغة الصغيرة إلى المجمعات الكبيرة للنسيج والتشطيب، الألوم حاضر والسبب بسيط: لا توجد مادة أخرى بهذه الدرجة قابلة للتنبؤ، قابلة للتحكم واقتصادية في التركيب مع مياه الصرف النسيجية المعقدة.

«في هندسة معالجة النسيج، الاستقرار يعني الثبات في العلم والمراقبة المستمرة، وليس استبدال المواد الكيميائية باستمرار.»

المصدر: ResearchGate – Textile Effluent Management

شراء وسعر كبريتات الألومنيوم المخصصة لصناعة النسيج

إذا كنت تعمل في مجال الصباغة، الطباعة، التشطيب أو تشغيل محطات معالجة مياه الصرف النسيجية، فإن اختيار درجة مناسبة من كبريتات الألومنيوم له أهمية كبيرة.
على موقع aluminium-sulfate.com يمكنك مشاهدة أنواع درجات معالجة وصناعية كبريتات الألومنيوم مع المواصفات الفنية، نسبة النقاوة، نسبة الحديد والجرعة الاستهلاكية المقترحة للنسيج.

عادةً ما يعتمد سعر كبريتات الألومنيوم المستخدمة في النسيج على عوامل مثل نسبة Al₂O₃، محتوى الحديد، الحالة الفيزيائية (مسحوق أو محلول) ونوع الاستخدام (الصباغة، الطباعة أو معالجة مياه الصرف).

الدرجات ذات النقاوة العالية وقليل من الحديد تكون أكثر ملاءمة للوحدات الحساسة (مثل خطوط الصباغة الفاتحة، البيضاء والباستيل)، بينما تكون الدرجات الصناعية ذات السعر المنخفض خيارًا اقتصاديًا أكثر لاستخدامات مياه الصرف والخطوط الداكنة أو الصناعية.

استعلام عن السعر والشراء المباشر لمشاريع النسيج

لشراء كبريتات الألومنيوم المخصصة للنسيج، استلام الفاتورة الأولية الرسمية، التحليل الفني والاستشارة في اختيار الجرعة المناسبة لوحدة الصباغة ومحطة المعالجة، يرجى زيارة موقع الويب aluminium-sulfate.com.
فريق التجارة في هذه المجموعة جاهز للتعاون مع مصانع الغزل، النسيج، الصباغة، الطباعة ومشاريع البيئة النسيجية.

كبريتات الألومنيوم — مادة قديمة لكنها ذكية، من حوض الصباغة إلى محطة معالجة مياه الصرف النسيجي، لا تزال أداة رئيسية في أيدي المهندسين.