Sodium hydroxide. Sodium hydroxide: mga katangian, paghahanda at aplikasyon ng paraan ng Mercury na may likid na katod

Panimula

Nakarating ka sa isang tindahan na naghahanap upang bumili ng unscented sabon. Naturally, upang maunawaan kung aling mga produkto mula sa assortment na ito ay may amoy at na hindi, kinuha mo ang bawat bote ng sabon at basahin ang komposisyon at mga katangian nito. Sa wakas, pinili namin ang tama, ngunit habang tinitingnan ang iba't ibang mga form ng sabon, napansin namin ang isang kakaibang ugali - sinabi ng halos lahat ng bote: "Ang istraktura ng sabon ay naglalaman ng sodium hydroxide." Ito ang pamantayang kwento ng karamihan sa mga tao na nakakaalam ng sodium hydroxide. Ang ilang mga kalahati ng mga tao ay "dumura at nakakalimutan", at ang ilan - nais na malaman ang higit pa tungkol sa kanya. Para sa kanila ngayon sasabihin ko sa iyo kung anong uri ito ng sangkap.

Kahulugan

Ang sodium hydroxide (formula NaOH) ay ang pinaka-karaniwang alkali sa mundo. Para sa sanggunian: ang alkali ay isang base na lubos na natutunaw sa tubig.

Pangalan

Sa iba't ibang mga mapagkukunan, maaari itong tawaging sodium hydroxide, caustic soda, caustic, caustic soda o caustic alkali. Bagaman ang pangalang "caustic alkali" ay maaaring mailapat sa lahat ng mga sangkap sa pangkat na ito. Noong ika-18 siglo lamang sila ay binigyan ng magkahiwalay na pangalan. Mayroon ding isang "baligtad" na pangalan para sa sangkap na inilarawan ngayon - sodium hydroxide, na kadalasang ginagamit sa mga pagsasalin ng Ukranian.

Ari-arian

Tulad ng sinabi ko, ang sodium hydroxide ay lubos na natutunaw sa tubig. Kung inilalagay mo kahit isang maliit na piraso nito sa isang baso ng tubig, pagkatapos ng ilang segundo ay mag-aapoy ito at "magmadali" at "tumalon" sa ibabaw nito na may isang suki (larawan). At ito ay magpapatuloy hanggang sa ganap na matunaw sa kanya. Kung, pagkatapos makumpleto ang reaksyon, ibababa mo ang iyong kamay sa nagresultang solusyon, pagkatapos ay magiging sabon sa pagpindot. Upang malaman kung gaano kalakas ang isang alkali, ang mga tagapagpahiwatig ay inilubog sa ito - phenolphthalein o methyl orange. Ang Phenolphthalein sa ito ay nakakakuha ng isang kulay ng prambuwesas, at ang methyl orange ay nagiging dilaw. Sa sodium hydroxide, tulad ng lahat ng alkalis, mayroong mga hydroxide ions. Ang higit pa sa mga ito sa solusyon, mas maliwanag ang kulay ng mga tagapagpahiwatig at mas malakas ang alkali.

Tumatanggap

Mayroong dalawang mga paraan upang makakuha ng sodium hydroxide: kemikal at electrochemical. Isaalang-alang natin ang bawat isa sa kanila nang mas detalyado.

Application

Ang pagbubungkal ng selulusa, ang paggawa ng karton, papel, fibreboard at gawa ng tao ay hindi kumpleto nang walang sodium hydroxide. At kapag tumugon ito sa mga taba, nakakakuha sila ng sabon, shampoos at iba pang mga detergents. Sa kimika, ginagamit ito bilang isang reagent o katalista sa maraming mga reaksyon. Ang sodium hydroxide ay kilala rin bilang additive ng pagkain E524. At hindi ito lahat ng mga sanga ng aplikasyon nito.

Konklusyon

Ngayon alam mo na ang lahat tungkol sa sodium hydroxide. Tulad ng nakikita mo, nagdudulot ito ng isang malaking pakinabang sa isang tao - kapwa sa industriya at sa pang-araw-araw na buhay.

· Pag-iingat kapag paghawak ng sodium hydroxide · Panitikan at middot

Ang sodium hydroxide ay maaaring magawa sa industriya sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng kemikal at electrochemical.

Mga pamamaraan ng kemikal para sa pagkuha ng sodium hydroxide

Ang mga pamamaraan ng kemikal para sa pagkuha ng sodium hydroxide ay may kasamang dayap at ferritic.

Ang mga pamamaraan ng kemikal para sa pagkuha ng sodium hydroxide ay may makabuluhang mga disbentaha: maraming mga carrier ng enerhiya ang natupok, ang nagresultang caustic soda ay labis na nahawahan ng mga impurities.

Ngayon, ang mga pamamaraan na ito ay halos ganap na pinalitan ng mga pamamaraan ng paggawa ng electrochemical.

Paraan ng dayap

Ang paraan ng dayap ng pagkuha ng sodium hydroxide ay binubuo sa pakikipag-ugnay ng isang solusyon ng soda na may slaked dayap sa temperatura na mga 80 ° C. Ang prosesong ito ay tinatawag na causticization; sumusunod ito sa reaksyon:

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaCO 3

Ang reaksyon ay gumagawa ng isang solusyon ng sodium hydroxide at isang pag-usbong ng calcium carbonate. Ang kaltsyum carbonate ay nahihiwalay mula sa solusyon, na kung saan ay evaporated upang makakuha ng isang tinunaw na produkto na naglalaman ng tungkol sa 92% ng masa. NaOH. Matapos matunaw ang NaOH at ibuhos sa mga drums ng bakal, kung saan ito pinapatatag.

Paraan ng Ferritik

Ang paraan ng ferritic para sa paggawa ng sodium hydroxide ay binubuo ng dalawang yugto:

Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 \u003d 2NaFeO 2 + CO 2
2NaFeО 2 + xH 2 О \u003d 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 О

Ang reaksyon 1 ay isang proseso ng pagsisisi ng soda ash na may iron oxide sa temperatura na 1100-1200 ° C. Bilang karagdagan, ang speck ay nabuo - ang sodium ferrite at carbon dioxide ay pinakawalan. Susunod, ang cake ay ginagamot (naupod) ng tubig ayon sa reaksyon 2; ang isang solusyon ng sodium hydroxide at isang pag-uunlad ng Fe 2 O 3 * xH 2 O ay nakuha, na, pagkatapos ng paghihiwalay nito mula sa solusyon, ay bumalik sa proseso. Ang nagresultang solusyon sa alkali ay naglalaman ng halos 400 g / l NaOH. Nagbabaskis ito upang makakuha ng isang produkto na naglalaman ng halos 92% ng masa. NaOH, at pagkatapos ay isang solidong produkto ay nakuha sa anyo ng mga butil o mga natuklap.

Mga pamamaraan ng elektrokimikal para sa paggawa ng sodium hydroxide

Nakukuha ang electrochemically sodium hydroxide electrolysis ng mga halite solution (isang mineral na binubuo pangunahin ng sodium klorido) na may sabay na paggawa ng hydrogen at klorin. Ang prosesong ito ay maaaring kinakatawan ng formula ng buod:

2NaCl + 2H 2 О ± 2е - → H 2 + Cl 2 + 2NaOH

Ang caustic alkali at chlorine ay ginawa ng tatlong mga pamamaraan ng electrochemical. Ang dalawa sa kanila ay electrolysis na may isang solidong cathode (diaphragm at mga pamamaraan ng lamad), ang pangatlo ay electrolysis na may likidong cathode na mercury (pamamaraan ng mercury).

Sa pagsasagawa ng pang-industriya sa buong mundo, ang lahat ng tatlong mga pamamaraan ng pagkuha ng murang luntian at caustic ay ginagamit na may isang malinaw na pagkahilig sa isang pagtaas sa proporsyon ng membrane electrolysis.

Sa Russia, humigit-kumulang 35% ng lahat ng ginawa na caustic soda ay ginawa ng electrolysis na may mercury cathode at 65% - sa pamamagitan ng electrolysis na may isang solidong katod.

Paraan ng dayapragm

Diagram ng isang lumang diaphragm electrolyzer para sa paggawa ng murang luntian at alkali: AT - anode, SA - mga insulator, MULA - katod, D - puwang na puno ng mga gas (sa itaas ng anode - murang luntian, sa itaas ng katod - hydrogen), M - dayapragm

Ang pinakasimpleng pamamaraan ng electrochemical sa mga tuntunin ng pag-aayos ng mga proseso at mga materyales sa konstruksyon para sa electrolyzer ay ang pamamaraan ng diaphragm para sa paggawa ng sodium hydroxide.

Ang solusyon sa asin sa cell diaphragm ay patuloy na pinapakain sa puwang ng anode at dumadaloy, kadalasan, isang asbestos na dayapragm na inilapat sa mesh cathode mesh, kung saan, sa ilang mga kaso, ang isang maliit na halaga ng mga polymer fibers ay idinagdag.

Sa maraming mga disenyo ng mga electrolyzer, ang katod ay ganap na nalubog sa ilalim ng layer ng anolyte (electrolyte mula sa puwang ng anode), at ang hydrogen na inilabas sa grid ng cathode ay tinanggal mula sa ilalim ng katod gamit ang mga gas outlet na gas, nang walang pagtagos sa pamamagitan ng diaphragm sa anode space dahil sa counterflow.

Ang Counterflow ay isang napakahalagang tampok ng disenyo ng electrolyser ng diaphragm. Salamat sa kontra-kasalukuyang daloy na itinuro mula sa puwang ng anode patungo sa puwang ng katod sa pamamagitan ng maliliit na dayapragm na posible na magkahiwalay na makakuha ng lye at klorin. Ang countercurrent flow ay idinisenyo upang pigilan ang pagsasabog at paglipat ng mga OH - ions sa puwang ng anode. Kung ang halaga ng counterflow ay hindi sapat, pagkatapos ang hypochlorite ion (ClO -) ay nagsisimula upang mabuo sa malalaking dami sa puwang ng anode, na, pagkatapos nito, maaaring ma-oxidized sa anode sa chlorate ion ClO 3 -. Ang pagbuo ng chlorate ion ay malubhang binabawasan ang kahusayan ng chlorine flux at isang pangunahing by-product sa pamamaraang sodium hydroxide na ito. Ang pagpapakawala ng oxygen ay nakakapinsala din, na, bilang karagdagan, ay humantong sa pagkawasak ng mga anod at, kung ang mga ito ay gawa sa mga materyales na carbon, ang ingress ng mga phosgene impurities sa murang luntian.

Anode: 2Cl - 2е → Cl 2 - pangunahing proseso 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H + Cathode: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - pangunahing proseso СlО - + Н 2 О + 2е - → Сl - + 2ОН - СlО 3 - + 3Н 2 O + 6е - → Сl - + 6OH -

Bilang isang anode sa mga electrolymer ng diaphragm, maaaring magamit ang grapiko o carbon electrodes. Ngayon, higit sa lahat ay pinalitan ng titanium anodes na may ruthenium-titanium oxide coating (ORTA anod) o iba pang mga mababang-pagkonsumo.

Sa susunod na yugto, ang electrolytic lye ay sumingaw at ang nilalaman ng NaOH sa loob nito ay dinala sa isang komersyal na konsentrasyon na 42-50% ng masa. ayon sa pamantayan.

Ang asin, sodium sulfate at iba pang mga impurities, kapag ang kanilang konsentrasyon sa solusyon ay tumataas sa itaas ng kanilang limitasyon sa pag-solubility, umuusbong Ang solusyon ng caustic alkali ay tinukoy mula sa sediment at inilipat bilang isang tapos na produkto sa isang bodega o ang yugto ng pagsingaw ay patuloy na nakakakuha ng isang solidong produkto, na sinusundan ng pagtunaw, flaking o butil.

Ang baligtad, iyon ay, ang salt table na na-crystallized sa sediment, ay bumalik sa proseso, inihahanda ang tinatawag na reverse brine mula dito. Mula dito, upang maiwasan ang akumulasyon ng mga impurities sa mga solusyon, bago ihanda ang return brine, ang mga impurities ay pinaghiwalay.

Ang pagkawala ng anolyte ay na-replenished sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga sariwang brine, na nakuha sa ilalim ng leaching ng mga layer ng asin, mga mineral na brines tulad ng bischofite, na nauna nang nalinis mula sa mga impurities o sa pamamagitan ng pagtunaw ng halite. Ang sariwang brine, bago ihalo ito sa reverse brine, ay nalinis ng mga mekanikal na suspensyon at isang makabuluhang bahagi ng mga ions na calcium at magnesium.

Ang nagresultang murang luntian ay nahihiwalay mula sa singaw ng tubig, na-compress at pinapakain alinman sa paggawa ng mga produktong naglalaman ng murang luntian, o sa pagkatuyo.

Dahil sa pagiging simple nito at mababang gastos, ang pamamaraan ng dayapragm para sa paggawa ng sodium hydroxide ay malawakang ginagamit sa industriya.

Paraan ng lamad

Ang pamamaraan ng lamad ng produksiyon ng sodium hydroxide ay ang pinaka-mahusay na enerhiya, sa parehong oras, mahirap ayusin at mapatakbo.

Mula sa anggulo ng mga proseso ng electrochemical, ang pamamaraan ng lamad ay katulad ng pamamaraan ng diaphragm, ngunit ang mga puwang ng anode at katod ay ganap na nahihiwalay ng isang cation-exchange lamad na hindi maihahambing sa mga anion. Salamat sa pag-aari na ito, posible na makakuha ng mas maraming purong likido kaysa sa kaso ng pamamaraang diaphragm. Samakatuwid, sa isang electrolyzer ng lamad, hindi tulad ng isang dayapragm isa, walang isang stream, ngunit dalawa.

Tulad ng paraan ng dayapragm, ang isang stream ng solusyon sa asin ay pumapasok sa puwang ng anode. At sa katod - deionized na tubig. Mula sa puwang ng katod ay dumadaloy ang isang stream ng maubos na anolyte na naglalaman din ng mga impurities ng hypochlorite at chlorate ions at chlorine, at mula sa puwang ng anode - alkali at hydrogen, halos walang mga impurities at malapit sa komersyal na konsentrasyon, na binabawasan ang pagkonsumo ng enerhiya para sa kanilang pagsingaw at paglilinis.

Ang alkali na nakuha ng membrane electrolysis ay halos hindi mas mababa sa kalidad sa nakuha na pamamaraan ng paggamit ng mercury cathode at dahan-dahang pinapalitan ang alkali na nakuha ng pamamaraan ng mercury.

Kasabay nito, ang pagpapakain ng solusyon sa asin (parehong sariwa at paikot) at tubig ay paunang linisin mula sa anumang mga impurities hangga't maaari. Ang masusing paglilinis na ito ay tinutukoy ng mataas na gastos ng mga lamad ng palitan ng polymeric cation at ang kanilang kahinaan sa mga impurities sa solusyon ng feed.

Bilang karagdagan, ang limitadong geometric na hugis at, bilang karagdagan, ang mababang mekanikal na lakas at thermal katatagan ng mga membrane ng ion-exchange, para sa karamihan, matukoy ang medyo kumplikadong disenyo ng mga halaman ng lamad electrolysis. Para sa parehong kadahilanan, ang mga halaman ng lamad ay nangangailangan ng pinaka sopistikadong awtomatikong pagsubaybay at control system.

Diagram ng electrolyzer ng lamad.

Paraan ng curyuridad na cathode ng mercury

Kabilang sa mga pamamaraan ng electrochemical para sa paggawa ng alkali, ang pinaka-epektibong pamamaraan ay electrolysis na may mercury cathode. Ang alkalis na nakuha ng electrolysis na may likidong cathode ng mercury ay mas malinis kaysa sa nakuha ng pamamaraan ng diaphragm (para sa ilang mga industriya na ito ay kritikal). Halimbawa, sa paggawa ng mga artipisyal na mga hibla, maaari lamang magamit ang high-kadalisayan na caustic), at kung ihahambing sa pamamaraan ng lamad, ang samahan ng proseso para sa pagkuha ng alkali ng pamamaraan ng mercury ay mas simple.

Diagram ng cell ng mercury.

Ang pag-install para sa electrurysis ng mercury ay binubuo ng isang electrolyzer, isang decomposer ng amalgam at isang mercury pump, na magkakaugnay ng mga komunikasyon na nagsasagawa ng mercury.

Ang katod ng electrolyzer ay isang daloy ng mercury na binomba ng isang bomba. Mga Anod - grapayt, carbon o low-wear (ORTA, TDMA o iba pa). Kasama ng mercury, isang stream ng sodium chloride feed na patuloy na dumadaloy sa electrolyzer.

Sa anode, ang mga chlorine ion ay na-oxidized mula sa electrolyte, at ang klorin ay pinakawalan:

2Cl - 2е → Cl 2 0 - pangunahing proseso 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H + 6Сl - - 3Н 2 О - 6е - → 2 2О 3 - + 4С - - 1.5O 2 + 6Н +

Ang klorin at anolyte ay tinanggal mula sa electrolyzer. Ang anolyte na nag-iiwan ng electrolyzer ay puspos ng sariwang halite, ang mga impurities na ipinakilala kasama nito ay tinanggal mula dito, at bilang karagdagan hugasan mula sa mga anod at istruktura na materyales, at ibabalik sa electrolysis. Bago ang karagdagang saturation, ang chlorine na natunaw sa loob nito ay nakuha mula sa anolyte.

Sa katod, ang mga ion ng sodium ay nabawasan, na bumubuo ng isang mahina na solusyon ng sodium sa mercury (sodium amalgam):

Na + + e \u003d Na 0 nNa + + nHg \u003d Na + Hg

Patuloy na dumadaloy ang Amalgam mula sa electrolyser hanggang sa decomposer ng amalgam. Ang decomposer ay patuloy na ibinibigay ng lubos na dalisay na tubig. Sa loob nito, ang sodium amalgam, bilang isang resulta ng isang kusang proseso ng kemikal, ay halos ganap na mabulok ng tubig na may pagbuo ng mercury, caustic solution at hydrogen:

Na + Hg + H 2 O \u003d NaOH + 1 / 2H 2 + Hg

Ang solusyon sa caustic na nakuha sa ganitong paraan, na kung saan ay isang produktong komersyal, halos hindi naglalaman ng mga impurities. Ang mercury ay halos ganap na napalaya mula sa sodium at bumalik sa electrolyzer. Ang hydrogen ay tinanggal para sa paglilinis.

Gayunpaman, ang kumpletong paglilinis ng solusyon sa alkali mula sa mga residue ng mercury ay halos imposible, samakatuwid ang pamamaraang ito ay nauugnay sa pagtagas ng metal na mercury at mga singaw nito.

Ang lumalagong mga kinakailangan para sa kaligtasan ng kapaligiran ng produksyon at ang mataas na gastos ng metal na mercury ay humantong sa unti-unting kapalit ng pamamaraan ng mercury sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng paggawa ng alkali na may isang solidong cathode, lalo na ang pamamaraan ng lamad.

Mga pamamaraan ng laboratoryo sa pagkuha

Sa laboratoryo, ang sodium hydroxide kung minsan ay nakuha ng mga pamamaraan ng kemikal, ngunit mas madalas na isang maliit na dayapragm o lamad na electrolyzer ang ginagamit.

DEFINISYON

Sodium hydroxide bumubuo ng matigas na puti, napaka hygroscopic crystals, natutunaw sa 322 o C.

Dahil sa malakas na kinakaing unti-unting epekto nito sa mga tela, katad, papel at iba pang mga organikong sangkap, tinatawag itong caustic soda. Sa engineering, ang sodium hydroxide ay madalas na tinutukoy bilang caustic soda.

Sa tubig, ang sodium hydroxide ay natutunaw sa pagpapalabas ng isang malaking halaga ng init dahil sa pagbuo ng hydrates.

Ang sodium hydroxide ay dapat na maiimbak sa mga mahusay na selyadong lalagyan dahil kaagad itong sumisipsip ng carbon dioxide mula sa hangin, na unti-unting nagko-convert sa sodium carbonate.

Fig. 1. Sodium hydroxide. Hitsura.

Pagkuha ng sodium hydroxide

Ang pangunahing pamamaraan para sa paggawa ng sodium hydroxide ay electrolysis ng isang may tubig na solusyon ng sodium chloride. Sa panahon ng electrolysis, ang mga hydrogen ion ay pinalabas sa katod, at kasabay nito ang mga sodium ion at hydroxide ion ay nagtipon malapit sa cathode, i.e. sodium hydroxide ay nakuha; Ang klorin ay pinakawalan sa anode.

2NaCl + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2NaOH.

Bilang karagdagan sa paraan ng electrolytic para sa paggawa ng sodium hydroxide, kung minsan ay ginagamit pa ang mas matandang pamamaraan - kumukulo ng isang solusyon ng soda na may slaked dayap:

Mga katangian ng kemikal ng sodium hydroxide

Ang sodium hydroxide ay tumugon sa mga acid upang makabuo ng mga asing-gamot at tubig (reaksyon ng neutralisasyon):

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O;

2NaOH + H 2 KAYA 4 \u003d Na 2 KAYA 4 + H 2 O.

Ang solusyon ng sodium hydroxide ay nagbabago sa kulay ng mga tagapagpahiwatig, halimbawa, kapag litmus, phenolphthalein o methyl orange ay idinagdag sa solusyon ng alkali na ito, ang kanilang kulay ay magiging asul, prambuwesas at dilaw, ayon sa pagkakabanggit.

Ang sodium hydroxide ay tumugon sa mga solusyon sa asin (kung naglalaman sila ng isang metal na maaaring bumuo ng isang hindi matutunaw na base) at mga acid oxides:

Fe 2 (KAYA 4) 3 + 6NaOH \u003d 2Fe (OH) 3 ↓ + 3Na 2 KAYA 4;

2NaOH + CO 2 \u003d Na 2 CO 3 + H 2 O.

Application ng sodium hydroxide

Ang sodium hydroxide ay isa sa mga pinakamahalagang produkto ng pangunahing industriya ng kemikal. Natupok ito sa maraming dami para sa paglilinis ng mga produktong petrolyo; Ang sodium hydroxide ay malawakang ginagamit sa paggawa ng sabon, papel, tela at iba pang mga industriya, pati na rin sa paggawa ng mga artipisyal na mga hibla.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

Ang gawain

Kalkulahin ang masa ng sodium hydroxide na maaaring mag-reaksyon sa isang puro na solusyon ng hydrochloric acid na 300 ml (maliit na bahagi ng HCl 34%, density 1.168 kg / l).

Desisyon

Isulat natin ang equation ng reaksyon:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O.

Hahanapin natin ang masa ng solusyon ng hydrochloric acid, pati na rin ang masa ng solong HCl sa loob nito:

m solusyon \u003d V solution × ρ;

m solusyon \u003d 0.3 × 1.168 \u003d 0.3504 kg \u003d 350.4 g.

ω \u003d m solute / m solution × 100%;

m solute \u003d ω / 100% × m solusyon;

m solute (HCl) \u003d ω (HCl) / 100% × m solusyon;

m solute (HCl) \u003d 34/100% × 350.4 \u003d 11.91 g.

Kinakalkula namin ang halaga ng mol ng hydrochloric acid (molar mass ay 36.5 g / mol):

n (HCl) \u003d m (HCl) / M (HCl);

n (HCl) \u003d 11.91 / 36.5 \u003d 0.34 mol.

Ayon sa equation ng reaksyon n (HCl): n (NaOH) \u003d 1: 1. Kaya,

n (NaOH) \u003d n (HCl) \u003d 0.34 mol.

Pagkatapos ang masa ng sodium hydroxide na umepekto ay magiging katumbas ng (molar mass - 40 g / mol):

m (NaOH) \u003d n (NaOH) x M (NaOH);

m (NaOH) \u003d 0.34 × 40 \u003d 13.6g.

Sagot

Ang masa ng sodium hydroxide ay 13.6 g.

HALIMBAWA 2

Ang gawain

Kalkulahin ang masa ng sodium carbonate, na kinakailangan upang makakuha ng sodium hydroxide sa pamamagitan ng reaksyon na may calcium hydroxide na tumitimbang ng 3.5 g.

Desisyon

Isulat natin ang equation para sa reaksyon ng pakikipag-ugnayan ng sodium carbonate na may calcium hydroxide na may pagbuo ng sodium hydroxide:

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 ↓ + 2NaOH.

Kinakalkula natin ang dami ng sangkap na calcium hydroxide (molar mass - 74 g / mol):

n (Ca (OH) 2) \u003d m (Ca (OH) 2) / M (Ca (OH) 2);

n (Ca (OH) 2) \u003d 3.5 / 74 \u003d 0.05 mol.

Ayon sa equation ng reaksyon n (Ca (OH) 2): n (Na 2 CO 3) \u003d 1: 1. Pagkatapos ang bilang ng mga moles ng sodium carbonate ay magiging katumbas ng:

n (Na 2 CO 3) \u003d n (Ca (OH) 2) \u003d 0.05 mol.

Hanapin ang masa ng sodium carbonate (molar mass - 106 g / mol):

m (Na 2 CO 3) \u003d n (Na 2 CO 3) × M (Na 2 CO 3);

m (Na 2 CO 3) \u003d 0.05 × 106 \u003d 5.3g.

Sagot

Ang masa ng sodium carbonate ay 5.3 g.

Ang mga pamamaraan ng kemikal para sa pagkuha ng sodium hydroxide ay may kasamang dayap at ferritic.

Ngayon, ang mga pamamaraan na ito ay halos ganap na pinalitan ng mga pamamaraan ng paggawa ng electrochemical.

Paraan ng dayap

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaCO 3

Paraan ng Ferritik

Ang paraan ng ferritic para sa paggawa ng sodium hydroxide ay binubuo ng dalawang yugto:

Na 2 CO 3 + Fe 2 TUNGKOL 3 \u003d 2NaFeО 2 + CO 2

2NaFeО 2 + xH 2 О \u003d 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 TUNGKOL

Ang reaksyon 1 ay isang proseso ng pagsisisi ng soda ash na may iron oxide sa temperatura na 1100-1200 ° C. Bilang karagdagan, ang speck ay nabuo - ang sodium ferrite at carbon dioxide ay pinakawalan. Susunod, ang cake ay ginagamot (naupod) ng tubig ayon sa reaksyon 2; ang isang solusyon ng sodium hydroxide at isang pag-uunlad ng Fe 2 O 3 * xH 2 O ay nakuha, na, pagkatapos na paghiwalayin ito mula sa solusyon, ay ibabalik sa proseso. Ang nagresultang solusyon sa alkali ay naglalaman ng halos 400 g / l NaOH. Nagbabaskis ito upang makakuha ng isang produkto na naglalaman ng halos 92% ng masa. NaOH, at pagkatapos ay isang solidong produkto ay nakuha sa anyo ng mga butil o mga natuklap.

Mga pamamaraan ng elektrokimikal para sa paggawa ng sodium hydroxide

Nakukuha ang electrochemically sodium hydroxide electrolysis ng mga halite solution (isang mineral na binubuo pangunahin ng sodium chloride) kasama ang sabay-sabay na paggawa ng hydrogen chloride. Ang prosesong ito ay maaaring kinakatawan ng formula ng buod:

2NaCl + 2H 2 O ± 2e - → H 2 + Cl 2 + 2NaOH

Ang caustic alkali at chlorine ay ginawa ng tatlong mga pamamaraan ng electrochemical. Ang dalawa sa kanila ay electrolysis na may isang solidong katod (mga dayapragm at mga pamamaraan ng lamad), ang pangatlo ay electrolysis na may likidong cathode na mercury (pamamaraan ng mercury).

7. Paglilinis ng sulfur dioxide mula sa catalytic lason.

Ang mga naglalabas na gas ay may masamang masamang epekto sa sitwasyon sa kapaligiran sa mga lokasyon ng mga negosyong pang-industriya, at pinalubha rin ang mga kondisyon sa pagtatrabaho sa kalusugan at kalinisan. Kasama sa mga agresibong pagpapalabas ng masa ang mga nitrogen oxides, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon dioxide at maraming iba pang mga gas.

Halimbawa, ang nitrik acid, sulfuric acid at iba pang mga pabrika ng ating bansa taun-taon ay naglalabas ng sampu-sampung milyong cubic meters ng mga nitrogen oxides sa kalangitan, na isang malakas at mapanganib na lason. Libu-libong toneladang nitrik acid ay maaaring gawin mula sa mga nitrogen oxides.

Ang isang pantay na mahalagang gawain ay ang paglilinis ng mga gas mula sa asupre dioxide. Ang kabuuang halaga ng asupre na inilabas sa kapaligiran sa ating bansa lamang sa anyo ng asupre dioxide ay halos 16 milyong tonelada . sa taong. Mula sa halagang asupre na ito, hanggang sa 40 milyong tonelada ng sulpuriko acid ay maaaring magawa.

Ang isang makabuluhang halaga ng asupre, higit sa lahat sa anyo ng hydrogen sulfide, ay nilalaman sa coke oven gas.

Ang mga flue gas mula sa mga tsimenea ng pabrika at mga halaman ng kuryente taun-taon ay naglalabas ng ilang bilyong kubiko metro ng carbon dioxide papunta sa kapaligiran. Ang gas na ito ay maaaring magamit upang makagawa ng mahusay na mga fertilizers na naglalaman ng carbon.

Ang mga ibinigay na halimbawa ay nagpapakita kung anong malaking halaga ng materyal ang inilalabas sa kapaligiran na may mga paglabas ng gas.

Ngunit ang mga paglabas na ito ay nagdudulot ng mas malubhang pinsala dahil nilason nila ang hangin sa mga lungsod at sa mga negosyo: ang mga nakakalason na gas ay nagwawasak ng mga halaman, may labis na nakakapinsalang epekto sa kalusugan ng mga tao at hayop, sirain ang mga istruktura ng metal at pinagsama ang kagamitan.

Bagaman sa mga nagdaang taon, ang mga negosyanteng pang-industriya ay hindi pa gumagana nang buong kapasidad, ang problema sa paglaban sa mga nakakapinsalang emisyon ay napaka-talamak. At binigyan ang pangkalahatang sitwasyon sa ekolohiya sa planeta, kinakailangan na gawin ang pinaka-kagyat at pinaka-radikal na mga hakbang upang linisin ang mga gas na maubos mula sa mga nakakapinsalang mga dumi.

Catalytic lason

makipag-ugnay sa mga lason, mga sangkap na nagdudulot ng "pagkalason" ng mga catalyst (Tingnan. Mga katalista) (karaniwang heterogenous), i.e., binabawasan ang kanilang aktibidad ng catalytic o ganap na huminto sa kanilang pagkilos ng catalytic. Ang pagkalason ng mga heterogenous na mga catalyst ay nangyayari bilang isang resulta ng adsorption ng isang lason o isang produkto ng kemikal na pagbabago nito sa ibabaw ng katalista. Ang pagkalason ay maaaring mababalik o hindi maibabalik. Kaya, sa reaksyon ng synthesis ng ammonia sa isang bakal na katalista, oxygen at ang mga compound nito na lason Fe baligtarin; sa kasong ito, kapag nakalantad sa isang dalisay na halo ng N 2 + H 2, ang ibabaw ng katalista ay pinalaya mula sa oxygen at nabawasan ang pagkalason. Ang racf na compound na lason Fe ay hindi mababago; ang pagkilos ng isang purong halo ay nabigo upang ibalik ang aktibidad ng katalista. Upang maiwasan ang pagkalason, ang reaksyon na pinaghalong ibinibigay sa katalista ay lubusan na nalinis. Kabilang sa mga pinaka-karaniwang To. para sa mga metal catalysts ay mga sangkap na naglalaman ng oxygen (H 2 O, CO, CO 2), asupre (H 2 S, CS 2, C 2 H 2 SH, atbp.), Se, Te, N, P, As, Sb, pati na rin ang hindi nabubuong mga hydrocarbons (C 2 H 4, C 2 H 2) at mga metal na metal (Cu 2+, Sn 2+, Hg 2+, Fe 2+, Co 2+, Ni 2+). Ang mga katalista ng acid ay karaniwang nalason sa mga impurities ng base, at mga pangunahing - may mga impurities sa acid.

8. Pagkuha ng mga gas na nitrous.

Ang mga nitrogen oxides na pinakawalan pagkatapos ng pagpapaputi ay pinapatubo sa condenser ng tubig at brine at ginagamit upang maghanda ng isang pinaghalong krudo. Yamang ang kumukulo na punto ng N 2 O 4 ay 20.6 ° C sa isang presyon ng 0.1 MPa, sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang gaseous NO 2 ay maaaring ganap na mapunan (ang puspos na singaw na presyon ng N 2 O 4 sa 21.5 ° C sa likido N 2 O 4 katumbas ng 0,098 MPa, mas kaunti kaysa sa atmospheric). Ang isa pang paraan upang makakuha ng likidong nitrogen oxides ay upang mapagaan ang mga ito sa ilalim ng presyon at sa isang pinababang temperatura. Kung naaalala natin na sa panahon ng pakikipag-ugnay sa oksihenasyon ng NH 3 sa presyon ng atmospera, ang konsentrasyon ng mga nitrogen oxides ay hindi hihigit sa 11% sa pamamagitan ng dami, ang kanilang bahagyang presyon ay tumutugma sa 83.5 mm Hg. Ang presyon ng mga nitrogen oxides sa itaas ng likido (presyon ng singaw) sa temperatura ng paghalay (-10 ° C) ay 152 mm Hg. Nangangahulugan ito na nang walang pagtaas ng presyon ng paghalay, ang mga likidong nitrogen oxide ay hindi maaaring makuha mula sa mga gas na ito, samakatuwid, ang paghalay ng mga nitrogen oxides mula sa gayong nitrous gas sa isang temperatura ng -10 ° C ay nagsisimula sa isang presyon ng 0.327 MPa. Ang antas ng paghalay ay tumataas nang matindi sa pagtaas ng presyon sa 1.96 MPa; na may karagdagang pagtaas sa presyon, ang antas ng paghataw ay hindi nagbabago.

Ang pagproseso ng nitrous gas (i.e., pagkatapos ng pag-convert ng NH 3) sa likidong nitrogen oxides ay hindi epektibo, sapagkat kahit sa P \u003d 2.94 MPa, ang antas ng paghalay ay 68.3%.

Sa ilalim ng mga kondisyon ng kondensasyon ng purong N 2 O 4, ang paglamig ay hindi dapat isagawa sa ibaba –10 ° C, sapagkat sa –10.8 ° C N 2 O 4 ay nag-crystallize. Ang pagkakaroon ng mga impurities HINDI, HINDI 2, H 2 O binabawasan ang temperatura ng crystallization. Kaya ang halo ay may komposisyon N 2 O 4 + 5% N 2 O 3 ay nag-crystallize sa –15.8 ° C.

Ang nagresultang likidong nitrogen oxides ay naka-imbak sa mga tangke ng bakal.

9. Pagkuha ng simple at dobleng superpospat

Ang "Superphosphate" ay isang halo ng Ca (H 2 PO 4) 2 * H 2 O at CaSO 4. Ang pinakakaraniwang simpleng pataba ng mineral na posporus. Ang posporus sa superpospat ay naroroon pangunahin sa anyo ng monocalcium phosphate at libreng phosphoric acid. Ang pataba ay naglalaman ng dyipsum at iba pang mga impurities (iron at aluminum phosphates, silica, fluorine compound, atbp.). Ang isang simpleng superphosphate ay nakuha mula sa mga phosphorite sa pamamagitan ng pagpapagamot sa kanila ng sulfuric acid, ayon sa reaksyon:

Ca 3 (RO 4 ) 2 + 2H 2 KAYA 4 = Ca(H 2 PO 4 ) 2 + 2CaSO 4 .

Simpleng superphosphate - kulay abo na pulbos, halos hindi caking, daluyan na nakakalat; sa pataba 14-19.5% assimilated ng mga halaman P 2 O 5. Ang kakanyahan ng paggawa ng simpleng superphosphate ay ang pagbabagong-anyo ng natural na fluorapatite, hindi matutunaw sa mga solusyon sa tubig at lupa, sa mga natutunaw na compound, higit sa lahat monocalcium phosphate Ca (H 2 PO 4) 2. Ang proseso ng agnas ay maaaring kinakatawan ng mga sumusunod na buod ng equation:

2Ca 5 F (PO 4) 3 + 7H 2 KAYA 4 + 3H 2 O \u003d 3Ca (H 2 PO 4) 2 * H 2 O] + 7 + 2HF; (1) ΔН \u003d - 227.4 kJ.

Sa pagsasagawa, sa paggawa ng simpleng superphosphate, ang agnas ay nangyayari sa dalawang yugto. Sa unang yugto, humigit-kumulang na 70% ng apatite na reaksyon na may sulpuriko acid. Gumagawa ito ng posporiko acid at calcium sulfate hemihydrate:

Ca 5 F (PO 4) 3 + 5H 2 KAYA 4 + 2.5H 2 O \u003d 5 (CaSO 4 * 0.5H 2 O) + 3H3PO 4 + HF (2)

Ang functional diagram ng paghahanda ng simpleng superphosphate ay ipinapakita sa Fig. Ang pangunahing proseso ay naganap sa unang tatlong yugto: paghahalo ng mga hilaw na materyales, pagbuo at solidification ng superphosphate pulp, pagkahinog ng superphosphate sa bodega.

Fig. Functional diagram ng paggawa ng simpleng superphosphate

Upang makakuha ng isang mabebenta na produkto ng isang mas mataas na kalidad, superpospat, pagkatapos ng pagkahinog, ay isinailalim sa neutralisasyon na may solid additives (apog, pospeyt rock, atbp.) At grano.

Dobleng superpospat - puro posporus na pataba. Ang pangunahing sangkap na naglalaman ng posporus ay ang calcium dihydrogen orthophosphate monohidrat Ca (H 2 PO 4) 2 H 2 O. Karaniwan ay naglalaman din ng iba pang mga posporus na calcium at magnesium. Kung ikukumpara sa simpleng pospeyt, hindi ito naglalaman ng ballast - CaSO 4. Ang pangunahing bentahe ng dobleng superpospat ay isang maliit na halaga ng ballast, iyon ay, binabawasan nito ang mga gastos sa transportasyon, mga gastos sa imbakan, packaging

Ang dobleng superphosphate ay ginawa ng aksyon ng asupre na acid H 2 SO 4 sa mga likas na pospeyt. Sa Russia, ang pamamaraan ng daloy ay pangunahing ginagamit: ang agnas ng mga hilaw na materyales, na sinusundan ng pag-iihaw at pagpapatayo ng nagresultang pulp sa isang drum granulator-dryer. Komersyal na dobleng superpospat mula sa ibabaw ay neutralisado sa tisa o NH 3 upang makakuha ng isang pamantayang produkto. Ang isang tiyak na halaga ng dobleng superpospat ay ginawa ng paraan ng kamara. Ang mga sangkap na naglalaman ng posporus ay karaniwang katulad ng sa simpleng superphosphate, ngunit sa mas malaking dami, at ang nilalaman ng CaSO 4 ay 3-5%. Kapag pinainit sa itaas ng 135-140 ° C, ang dobleng superphosphate ay nagsisimula na mabulok at matunaw sa crystallization water, pagkatapos ng paglamig ay nagiging bulok at malutong. Sa 280-320 ° C, ang mga orthophosphates ay nagbabago sa meta-, pyro- at polyphosphates, na kung saan ay nasa assimilable at bahagyang natutunaw na mga form ng tubig. Natunaw ito sa 980 ° C, nagbabago pagkatapos ng paglamig sa isang glassy na produkto, kung saan 60-70% ng metaphosphates ang citrate-soluble. Naglalaman ang Double Superphosphate ng 43-49% ng assimilable phosphoric anhydride (posporus pentoxide) Р 2 О 5 (37-43% na natutunaw ng tubig), 3.5-6.5% libreng phosphoric acid Н 3 РО 4 (2.5-4.6% R 2 O 5):

Ca 3 (PO 4) 2 + 2H 2 KAYA 4 \u003d Ca (H 2 PO 4) 2 + 2CaSO 4

Mayroon ding isang paraan ng agnas ng mga sangkap na naglalaman ng posporus na may posporus acid:

Ca 5 (PO 4) 3 F + 7H 3 PO 4 \u003d 5Ca (H 2 PO 4) 2 + HF

I-block ang diagram ng prosesong teknolohikal para sa paggawa ng dobleng superphosphate: 1 - paghahalo ng durog na phosphorite at phosphoric acid; 2 - agnas ng entablado ko phosphorite; 3 - agnas ng yugto II phosphorite; 4 - pulp butas; 5 - paglilinis ng mga gas na naglalaman ng posporus mula sa alikabok; 6 - pagpapatayo ng mga pulp granules; 7 - pagtanggap ng mga gas ng flue (sa pugon); 8 - screening ng dry product; 9 - paggiling ng isang magaspang na bahagi; 10 - paghihiwalay ng maliit at katamtaman (nabibili) na mga praksyon sa pangalawang screen; 11 - paghahalo ng durog na maliit na bahagi at pagmultahin; 12 - ammonization (neutralisasyon) ng natitirang phosphoric acid; 13 - paglilinis ng mga gas na naglalaman ng ammonia at alikabok; 14 - paglamig ng neutralized komersyal na bahagi ng dobleng superpospat;

10.Produksyon ng pagkuha ng orthophosphoric acid

Pagkuha ng bunutan ng phosphoric acid

Kaagad bago matanggap ang EPA, ang posporus ay nakuha gamit ang isang espesyal na teknolohiya

Fig 1. Scheme ng produksiyon ng posporus: 1 - mga hilaw na materyal na bins; 2 - panghalo; 3 - singsing feeder; 4 - singilin ang hopper; 5 - electric furnace; 6 - slag ladle; 7 - ladle para sa ferrophosphorus; 8 - electrostatic precipitator; 5 - kapasitor; 10 - koleksyon ng likido posporus; 11 - sump

Ang pamamaraan ng pagkuha (pinapayagan ang paggawa ng purest phosphoric acid) ay kasama ang mga pangunahing yugto: pagkasunog (oksihenasyon) ng elemental na posporus sa labis na hangin, hydration at pagsipsip ng nagresultang P4O10, paghalay ng posporong acid, at pagkuha ng fog mula sa phase ng gas. Mayroong dalawang mga paraan upang makakuha ng P4O10: oksihenasyon ng P singaw (bihirang ginagamit sa industriya) at oksihenasyon ng likidong P sa anyo ng mga patak o isang pelikula. Ang estado ng oksihenasyon ng P sa ilalim ng mga kondisyong pang-industriya ay natutukoy ng temperatura sa zone ng oksihenasyon, pagsasabog ng mga sangkap, at iba pang mga kadahilanan. Ang pangalawang yugto ng pagkuha ng thermal phosphoric acid - hydration ng P4O10 - ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsipsip na may acid (tubig) o sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga singaw ng P4O10 na may singaw ng tubig. Ang Hydration (P4O10 + 6H2O4H3PO4) ay nagpapatuloy sa mga yugto ng pagbuo ng mga polyphosphoric acid. Ang komposisyon at konsentrasyon ng mga nagresultang produkto ay nakasalalay sa temperatura at bahagyang presyon ng singaw ng tubig.

Ang lahat ng mga yugto ng proseso ay pinagsama sa isang patakaran ng pamahalaan, maliban sa koleksyon ng fog, na palaging isinasagawa sa isang hiwalay na patakaran ng pamahalaan. Sa industriya, ang mga circuit ng dalawa o tatlong pangunahing aparato ay karaniwang ginagamit. Nakasalalay sa prinsipyo ng paglamig ng gas, may tatlong mga paraan ng paggawa ng thermal phosphoric acid: pagsingaw, nagpapalipat-singaw, init-exchange-evaporative.

Ang mga sistema ng pagsingaw batay sa pag-alis ng init sa pamamagitan ng pagsingaw ng tubig o diluted na phosphoric acid ay ang pinakasimpleng sa disenyo ng hardware. Gayunpaman, dahil sa medyo malaking dami ng mga gas ng basura, ang paggamit ng naturang mga sistema ay ipinapayong lamang sa pag-install ng maliit na yunit ng kapasidad.

Pinapayagan ang mga sistema ng sirkulasyon ng pagsingaw sa pagsasama ng mga yugto ng pagkasunog ng P, paglamig ng phase ng gas na may sirkulasyon na acid at hydration ng P4O10 sa isang patakaran ng pamahalaan. Ang kawalan ng pamamaraan na ito ay ang pangangailangan upang palamig ang malaking dami ng acid. Pinagsasama ang mga sistema ng init at pagsingaw ng dalawang pamamaraan ng pag-alis ng init: sa pamamagitan ng mga dingding ng pagkasunog at paglamig ng mga tower, pati na rin sa pagsingaw ng tubig mula sa phase ng gas; ang isang makabuluhang bentahe ng system ay ang kawalan ng mga loop ng sirkulasyon ng acid na may kagamitan sa pumping at pagpapalamig.

Ang mga lokal na negosyo ay nagpapatakbo ng mga teknolohikal na mga scheme na may isang pamamaraang paglamig-evaporative na paglamig (two-tower system). Ang mga natatanging tampok ng scheme: ang pagkakaroon ng isang karagdagang tower para sa paglamig ng gas, ang paggamit ng mahusay na mga palitan ng heat plate sa mga sirkulasyon ng sirkulasyon; ang paggamit ng isang mataas na pagganap na nozzle para sa pagkasunog ng P, na tinitiyak ang isang homogenous na makinis na nagkakalat ng atomization ng isang jet ng likidong P at ang kumpletong pagkasunog nito nang walang pagbuo ng mas mababang mga oxides.

Ang diagram ng proseso ng daloy ng isang pag-install na may kapasidad na 60 libong tonelada bawat taon ng 100% H3PO4 ay ipinapakita sa Fig. 2. Ang tunaw na dilaw na posporus ay na-spray na may pinainit na hangin sa presyon ng hanggang sa 700 kPa sa pamamagitan ng isang nozzle sa combustion tower, na sprayed na may nagpapalipat-lipat na acid. Ang acid na pinainit sa tore ay pinalamig sa pamamagitan ng nagpapalipat-lipat ng tubig sa mga heat exchangers. Ang produktibong acid na naglalaman ng 73-75% H3PO4 ay tinanggal mula sa loop ng sirkulasyon hanggang sa bodega. Bilang karagdagan, ang paglamig ng mga gas mula sa pagkasunog ng pagkasunog at ang pagsipsip ng acid ay isinasagawa sa paglamig (hydration) tower, na binabawasan ang pagkalipas ng buhay, ang pag-load ng temperatura sa electrostatic precipitator at nagtataguyod ng epektibong paglilinis ng gas. Ang pag-alis ng init sa hydration tower ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-ikot ng 50% H3PO4 na pinalamig sa mga heat heat exchangers. Ang mga gas mula sa hydration tower pagkatapos ng paglilinis mula sa f3 H3PO4 sa plate electrostatic precipitator ay pinakawalan sa kapaligiran. Para sa 1 tonelada ng 100% H3PO4 320 kg ng P. ay natupok.

Fig. 2. Ang pag-circuit ng two-tower scheme para sa paggawa ng pagkuha ng H3PO4: 1 - maasim na kolektor ng tubig; 2 - imbakan ng posporus; 3.9 - mga kolektor ng sirkulasyon; 4.10 - isusumite bomba; 5.11 - plate heat exchangers; 6 - combustion tower; 7 - posporus na nozzle; 8 - hydration tower; 12 - electrostatic precipitator; 13 - tagahanga.

11. Mga katalista para sa oksihenasyon ng asupre dioxide hanggang sa asupre na anhydride. Pakikipag-ugnay

Sulfuric anhydride ay ginawa sa pamamagitan ng oksihenasyon ng asupre dioxide na may oxygen na atmospheric:

2SO2 + O2 ↔ 2SO3,

Ito ay isang maibabalik na reaksyon.

Matagal nang nabanggit na ang iron oxide, vanadium pentoxide at lalo na ang makinis na hinati na platinum na mapabilis ang reaksyon ng oksihenasyon ng asupre dioxide sa sulfuric anhydride. Ang mga sangkap na ito ay katalista para sa oksihenasyon ng asupre dioxide. Kaya, halimbawa, sa 400 ° C sa pagkakaroon ng platinized asbestos (i.e., asbestos, sa ibabaw kung saan inilalapat ang pinahiran na platinum), halos 100% ng sulfur dioxide ay na-oxidized ng atmospheric oxygen sa sulfuric anhydride. Sa isang mas mataas na temperatura, ang ani ng sulfuric anhydride ay bumababa, dahil ang reverse reaksyon ay pinabilis - ang reaksyon ng agnas ng sulfuric anhydride sa asupre dioxide at oxygen. Sa 1000 ° C, ang sulfuric anhydride ay nabulok ng halos ganap sa mga panimulang materyales. Sa gayon, ang pangunahing mga kondisyon para sa pagpapatupad ng synthesis ng asupre na asupre ay ang paggamit ng mga catalysts at pagpainit sa isang tiyak, hindi masyadong mataas na temperatura.

Ang synthesis ng sulfuric anhydride ay nangangailangan din ng pagsunod sa dalawang higit pang mga kondisyon: ang asupre dioxide ay dapat malinis ng mga impurities na pumipigil sa pagkilos ng mga catalysts; Ang asupre dioxide at hangin ay dapat matuyo dahil ang kahalumigmigan ay binabawasan ang ani ng asupre na anhydride.

Panimula .

Ang sodium hydroxide o caustic soda (NaOH), klorin, hydrochloric acid HCl at hydrogen ay kasalukuyang ginagawa ng industriya sa pamamagitan ng electrolysis ng sodium chloride solution.

Ang Caustic soda o sodium hydroxide ay isang malakas na alkali, na tinawag sa pang-araw-araw na buhay na soda caustic soda, ay ginagamit sa paggawa ng sabon, sa paggawa ng alumina - isang intermediate na produkto para sa paggawa ng metal na metal, sa industriya ng pintura at barnisan, industriya ng pagpapadalisay ng langis, sa paggawa ng artipisyal na sutla, sa industriya ng sabonang synthesis at iba pang mga sektor ng pambansang ekonomiya.

Kapag nagtatrabaho sa chlorine, hydrogen chloride, hydrochloric acid at caustic soda, kinakailangan na mahigpit na sundin ang mga panuntunan sa kaligtasan: paglanghap ng murang luntian ay nagdudulot ng isang matalim na ubo at pagwawakas, pamamaga ng mauhog lamad ng respiratory tract, pulmonary edema, at kalaunan ang pagbuo ng nagpapaalab na foci sa mga baga.

Kahit na ito ay napapabayaan sa hangin, ang hydrogen klorido ay nagdudulot ng pangangati sa ilong at lalamunan, pag-tingling sa dibdib, pagkakapatid at choking. Sa talamak na pagkalason na may maliit na konsentrasyon nito, ang mga ngipin ay apektado lalo, ang enamel na kung saan ay mabilis na nawasak.

Ang pagkalason ng acid na hydrochloric ay katulad din mula sapagkalason sa murang luntian.

Mga pamamaraan ng kemikal para sa paggawa ng sodium hydroxide.

Ang mga pamamaraan ng kemikal para sa paggawa ng sodium hydroxide ay may kasamang dayap at ferritic.

Ang pamamaraan na batay sa dayap para sa paggawa ng sodium hydroxide ay binubuo sa pakikipag-ugnay ng isang solusyon ng soda na may gatas na dayap sa temperatura na mga 80 ° C. Ang prosesong ito ay tinatawag na causticization; ito ay inilarawan ng reaksyon

Na 2 C0 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaC0 3 (1)

sediment solusyon

Ayon sa reaksyon (1), nakuha ang isang solusyon ng sodium hydroxide at isang nakakuha ng calcium carbonate. Ang calcium carbonate ay nahihiwalay mula sa solusyon, na kung saan ay evaporated sa isang tinunaw na produkto na naglalaman ng tungkol sa 92% NaOH. Ang tinunaw na NaOH ay ibinubuhos sa mga drums ng bakal kung saan pinatitibay ito.

Ang pamamaraan ng ferritik ay inilarawan ng dalawang reaksyon:

Na 2 C0 3 + Fe 2 0 3 \u003d Na 2 0 Fe 2 0 3 + C0 2 (2)

sodium ferrite

Na 2 0 Fe 2 0 3 -f H 2 0 \u003d 2 NaOH + Fe 2 O 3 (3)

sediment solusyon

ang reaksyon (2) ay nagpapakita ng proseso ng pagsasala ng soda ash na may iron oxide sa temperatura na 1100-1200 ° C. Sa kasong ito, ang isang sinter - sodium ferrite ay nabuo at inilabas ang carbon dioxide. Susunod, ang cake ay ginagamot (naupod) ng tubig ayon sa reaksyon (3); ang isang solusyon ng sodium hydroxide at isang pag-uunlad ng Fe 2 O 3 ay nakuha, na, pagkatapos na paghiwalay ito mula sa solusyon, ay bumalik sa proseso. Ang solusyon ay naglalaman ng halos 400 g / l NaOH. Ito ay maibuyo upang makakuha ng isang produkto na naglalaman ng halos 92% NaOH.

Ang mga pamamaraan ng kemikal para sa paggawa ng sodium hydroxide ay may makabuluhang mga disbentaha: isang malaking halaga ng gasolina ay natupok, ang nagresultang caustic soda ay nahawahan ng mga dumi, ang pagpapanatili ng patakaran ng pamahalaan ay napakahirap, atbp Sa kasalukuyan, ang mga pamamaraan na ito ay halos ganap na pinalitan ng electrochemical na pamamaraan ng paggawa.

Ang konsepto ng mga proseso ng electrolysis at electrochemical.

Ang mga proseso ng electrochemical ay mga proseso ng kemikal na nagaganap sa isang may tubig na solusyon o natutunaw sa ilalim ng impluwensya ng isang palaging electric current.

Ang mga solusyon at tinunaw na asing-gamot, mga solusyon ng mga acid at alkalis, na tinatawag na electrolyte, ay tumutukoy sa mga conductor ng pangalawang uri, kung saan ang paglipat ng electric current ay isinasagawa ng mga ion. (Sa mga conductor ng unang uri, halimbawa, metal, ang kasalukuyang ay dala ng mga electron.) Kapag ang isang de-koryenteng kasalukuyang dumaan sa isang electrolyte, ang mga ion ay pinalabas sa mga electrodes at ang mga kaukulang sangkap ay pinakawalan. Ang prosesong ito ay tinatawag na electrolysis. Ang patakaran ng pamahalaan kung saan isinasagawa ang electrolysis ay tinatawag na isang electrolyser o electrolytic bath.

Ginagamit ang elektrolisis upang makakuha ng isang bilang ng mga produktong kemikal - chlorine, hydrogen, oxygen, alkalis, atbp Dapat tandaan na sa pamamagitan ng electrolysis, ang mga produktong kemikal ng isang mataas na antas ng kadalisayan ay nakuha, sa ilang mga kaso na hindi makuha ng mga pamamaraan ng kemikal ng kanilang produksyon.

Ang mga kawalan ng proseso ng electrochemical ay kasama ang mataas na pagkonsumo ng enerhiya sa panahon ng electrolysis, na pinatataas ang gastos ng mga nagreresultang produkto. Kaugnay nito, ang pagsasagawa ng mga proseso ng electrochemical ay maipapayo lamang batay sa murang elektrikal na enerhiya.

Mga Raw na materyales para sa produksyon ng sodium hydroxide.

Para sa paggawa ng sodium hydroxide, chlorine, hydrogen, isang solusyon ng talahanayan ng asin ang ginamit, na sumailalim sa electrolysis.Ang talahanayan ng asin ay nangyayari sa kalikasan sa anyo ng mga underground na deposito ng rock salt, sa tubig ng mga lawa at dagat at sa anyo ng mga natural na brines o solusyon. Ang mga deposito ng salt salt ay matatagpuan sa Donbass, ang Urals, Siberia, Transcaucasia at iba pang mga rehiyon. Ang ilang mga lawa sa ating bansa ay mayaman din sa asin.

Sa tag-araw, ang tubig ay sumingaw mula sa ibabaw ng mga lawa, at ang talahanayan ng asin ay bumagsak sa anyo ng mga kristal. Ang asin na ito ay tinatawag na self-settling. Ang tubig sa dagat ay naglalaman ng hanggang sa 35 g / l ng sodium chloride. Sa mga lugar na may isang mainit na klima, kung saan nangyayari ang masinsinang pagsingaw ng tubig, ang mga puro na solusyon ng sodium klorido ay nabuo, kung saan ito ay nag-crystallize. Sa mga bituka ng lupa, sa mga layer ng asin, daloy ng tubig sa ilalim ng lupa, na natutunaw ang NaCl at bumubuo ng mga underground brines na lumalabas sa mga boreholes sa ibabaw.

Ang mga solusyon sa asin, anuman ang paraan na nakuha, ay naglalaman ng mga impurities ng calcium at magnesium salt at, bago sila ilipat sa departamento ng electrolysis, ay nalinis mula sa mga asing-gamot na ito. Ang paglilinis ay kinakailangan dahil sa hindi maayos na natutunaw na calcium at magnesium hydroxides ay maaaring mabuo sa panahon ng electrolysis, na bumabagabag sa normal na kurso ng electrolysis.

Ang mga brines ay nalinis ng isang solusyon ng soda at dayap na gatas. Bilang karagdagan sa paglilinis ng kemikal, ang mga solusyon ay napalaya mula sa mga makina na dumi sa pamamagitan ng pag-aayos at pagsasala.

Ang electrolysis ng mga solusyon sa sodium chloride ay isinasagawa sa mga paliguan na may isang solidong bakal (bakal) na katod at may mga diaphragms at sa mga paliguan na may isang cathode ng mercury. Sa anumang kaso, ang mga pang-industriya na electrolymer na ginamit para sa kagamitan ng mga modernong malalaking halaman ng chlorine ay dapat magkaroon ng mataas na produktibo, simpleng disenyo, maging compact, gumana nang maaasahan at istatistika.

Ang mga electrolysis ng mga solusyon sa sodium klorido sa mga paliguan na may isang cathode ng bakal at isang grapayt .

Ginagawa itong posible na makakuha ng sodium hydroxide, chlorine at hydrogen sa isang patakaran ng pamahalaan (electrolyzer). Kung ang isang direktang kasalukuyang kuryente ay dumadaan sa isang may tubig na solusyon ng sodium klorida, maaaring asahan ang ebolusyon na kloro:

2CI - - 2eÞ C1 2 (a)

pati na rin ang oxygen:

20H - - 2eÞ 1 / 2О 2 + Н 2 О (b)

H 2 0-2eÞ1 / 2О 2 + 2H +

Ang normal na potensyal ng elektrod ng paglabas ng OH - - ion ay + 0.41 sa,at ang normal na potensyal ng elektrod ng paglabas ng mga i-chlorine na ion ay + 1.36 sa.Sa isang neutral na saturated solution ng sodium chloride, ang konsentrasyon ng mga hydroxyl ions ay humigit-kumulang sa 1 · 10 - 7 g-eq / l.Sa 25 ° C, ang potensyal na balanse ng paglabas ng mga hydroxyl ions

Ang potensyal ng balanse ng paglabas, mga klorin na ion sa isang konsentrasyon na NaCl sa solusyon ng 4.6 g-eq / lay pantay

Samakatuwid, ang oxygen ay dapat na mapalabas muna sa mababang overvoltage anode.

Gayunpaman, sa mga graphite anodes, ang overvoltage ng oxygen ay mas mataas kaysa sa overlay ng klorin at, samakatuwid, higit sa lahat ay ilalabas nila ang mga C1 ion - kasama ang pagpapalabas ng mga gaseous chlorine ayon sa reaksyon (a).

Ang pagpapalabas ng chlorine ay pinadali ng pagtaas ng konsentrasyon ng NaCl sa solusyon dahil sa isang pagbawas sa halaga ng potensyal na balanse. Ito ang isa sa mga kadahilanan para sa paggamit sa electrolysis ng mga konsentrasyon na sodium chloride solution na naglalaman ng 310-315 g / l.

Sa katod sa isang alkalina na solusyon, ang isang paglabas ng mga molekula ng tubig ay nangyayari ayon sa equation

H 2 0 + e \u003d H + OH - (c)

Matapos ang recombination, ang mga atom ng hydrogen ay pinakawalan sa anyo ng molekular na hydrogen

2H Þ H 2 (g)

Ang paglabas ng mga sodium ion mula sa may tubig na solusyon sa isang solidong katod ay imposible dahil sa mas mataas na potensyal ng kanilang paglabas kumpara sa hydrogen. Samakatuwid, ang mga ion ng hydroxide na natitira sa solusyon ay bumubuo ng isang alkali solution na may mga sodium ion.

Ang proseso ng agnas ng NaCl ay maaaring ipahayag sa ganitong paraan sa pamamagitan ng mga sumusunod na reaksyon:

i.e., ang klorin ay nabuo sa anode, at hydrogen at sodium hydroxide sa katod.

Sa panahon ng electrolysis, kasama ang mga pangunahing inilarawan na proseso, ang mga proseso ng panig ay maaari ring mangyari, ang isa sa kung saan ay inilarawan sa pamamagitan ng equation (b). Bilang karagdagan, ang chlorine na inilabas sa anode ay bahagyang natutunaw sa electrolyte at hydrolyzes ayon sa reaksyon

Sa kaso ng pagsasabog ng alkali (OH - ions) sa anode o pag-aalis ng mga produktong katoliko at anode, ang mga hypochlorous at hydrochloric acid ay neutralisado sa alkali upang mabuo ang hypochlorite at sodium chloride:

HOC1 + NaOH \u003d NaOCl + H 2 0

HC1 + NaOH \u003d NaCl + H 2 0

Ang ClO - ang mga ion sa anod ay madaling i-oxidized sa ClO 3 -. Dahil dito, dahil sa mga proseso ng gilid sa panahon ng electrolysis, hypochlorite, sodium chloride at chlorate ay mabubuo, na hahantong sa pagbaba sa kasalukuyang kahusayan at enerhiya na kahusayan. Sa isang alkalina na kapaligiran, ang paglabas ng oxygen sa anode ay pinadali, na magpapalala din sa pagganap ng electrolysis.

Upang mabawasan ang paglitaw ng mga reaksyon ng panig, kinakailangan upang lumikha ng mga kondisyon na maiwasan ang paghahalo ng mga produkto ng katod at anode. Kabilang dito ang paghihiwalay ng mga katod at mga puwang ng anode sa pamamagitan ng isang dayapragma at pagsasala ng electrolyte sa pamamagitan ng dayapragm sa direksyon na kabaligtaran sa paggalaw ng mga OH-ion patungo sa anode. Ang ganitong mga dayapragma ay tinatawag na filter diaphragms at gawa sa mga asbestos.