Sol natrijevog hidroksida. Što je kaustična soda: formula, priprema natrijevog hidroksida

Natrijev hidroksid, natrijev hidroksid- anorganski spoj, hidroksidni sastav NaOH. To je bijeli, neprozirni i vrlo higroskopan kristal. Tvar koja je vrlo topiva u vodi, kada se spoji s vodom, oslobađa se veliki broj toplina.

Pokazuje jaka alkalna svojstva. pH vrijednost 1% vodene otopine je 13.

Natrijev hidroksid je otrovan spoj i također može biti korozivan za metale. Tvar se koristi u proizvodnji brojnih proizvoda, posebice površinski aktivnih tvari, papira, kozmetike i lijekova.

Fizička svojstva

Natrijev hidroksid NaOH je bijela krutina. Kaustični natrij koji ostane u zraku ubrzo se rasprši jer privlači vlagu iz zraka. Tvar se dobro otapa u vodi, pri čemu se oslobađa velika količina topline.

Topivost u metanolu je 23,6 g / l (na 28 ° C), u etanolu - 14,7 g / l (28 ° C).

Otopina kaustične sode je loša na dodir.

Termodinamika otopina

Entalpija otopine za beskonačno razrijeđenu vodenu otopinu je -44,45 kJ/mol.

Hidrati kristaliziraju iz vodenih otopina:

  • na 12,3-61,8 ° C - NaOH H 2 O monohidrat (ortorombski kristalni sustav, talište 65,1 ° C; gustoća 1,829 g / cm; ΔH 0 rtv-425,6 kJ/mol)
  • u rasponu -28 ... -24 ° C - NaOH 7H 2 O heptahidrat;
  • od -24 do -17,7 °C - NaOH 5H20 pentahidrat;
  • od -17,7 do -5,4 ° C - NaOH 4H 2 O tetrahidrat (α-modifikacija);
  • od -8,8 do 15,6 °C - NaOH 3,5 H2O (talište 15,5 °C).
  • od 0 ° C do 12,3 ° C - NaOH 2H 2 O dihidrat;

Priznanica

Povijesno gledano, prva metoda za proizvodnju natrijevog hidroksida bila je interakcija Na 2 CO 3 sode i gašene vapnene vode CaO:

Reakcija je pospješena miješanjem i visokom temperaturom, pa se provodi u čeličnim reaktorima s mješalicama. Nakon dobivanja produkata, topljivi kalcijev karbonat je odvojen od produkata, a zaostala otopina natrijevog hidroksida je uparena na 180 °C u spremnicima od lijevanog željeza bez pristupa zraka. Na taj način je bilo moguće dobiti otopinu koncentracije do 95%.

Godine 1892., neovisno jedan o drugom, američki znanstvenik Hamilton Kastner i Austrijanac Karl Kellner otkrili su metodu dobivanja hidroksida elektrolizom natrijeva klorida, koja je vrlo raširena u prirodi. Tijek reakcija može se opisati ukupnom jednadžbom:

Ova metoda je još uvijek glavna industrijska metoda za proizvodnju NaOH, ali neki uvjeti sinteze su doživjeli modifikacije. Konkretno, kako bi se spriječile reakcije između proizvoda i početnih materijala, različiti stupnjevi interakcije se provode u odvojenim reaktorima ili su odvojeni. Prema ovom kriteriju razlikuju se tri glavne metode: živa, dijafragma i membrana.

Živin proces

Izvorna metoda sinteze NaOH koristi živinu elektrodu kao katodu. Dolazeći do katode, natrijevi ioni tamo stvaraju tekuće amalgame promjenjivog sastava NaHg n:

Amalgami se odvajaju od reakcijskog sustava i prenose u drugi, gdje se amalgam razgrađuje s vodom u natrijev hidroksid:

Ovom metodom dobiva se otopina NaOH koncentracije 50-73% i praktički je bez kontaminanata (klor, natrijev klorid). Živa nastala kao rezultat razgradnje vraća se na elektrodu.

Na anodi (grafit ili dr.) dolazi do oksidacije kloridnih iona uz stvaranje slobodnog klora

Osim toga, javljaju se i nuspojave: oksidacija hidroksidnog iona i elektrokemijsko stvaranje kloratnog iona. Hidroliza nastalog klora također može proizvesti male količine hipokloritnih iona.

Proces dijafragme

Kod metode dijafragme prostor između katode i anode odijeljen je pregradom koja ne propušta otopine i plinove, ali ne ometa prolaz električne struje i migraciju iona. Obično se kao takve pregrade koriste azbestna tkanina, porozni cementi, porculan itd.

Otopina NaCl dovodi se u anodni prostor: kloridni ioni se reduciraju na anodi (grafit ili magnetit), a kationi Na + (i, djelomično, Cl - anioni) migriraju kroz dijafragmu u katodni prostor. Tamo se kationi spajaju s hidroksidnim ionima nastalim redukcijom vode na željeznoj ili bakrenoj katodi:

Kao rezultat, iz katodnog prostora oslobađa se smjesa natrijevog hidroksida i natrijevog klorida s udjelom NaOH od 10-15% (i oko 18% NaCl). Isparavanjem je moguće povećati koncentraciju hidroksida do 50%, ali sadržaj klorida i dalje ostaje značajan. Kako bi se odvojio klorid iz smjese, tretira se tekućim amonijakom kako bi se dobio lako razrijeđeni amonijev klorid (međutim, ova se metoda rijetko koristi zbog visokih troškova njezine provedbe). Također se koristi metoda koja se sastoji od hlađenja smjese i izolacije kristala hidrata NaOH · 3,5H 2 O, koji se zatim dalje dehidriraju.

Membranski proces

Ovu metodu je 1970-ih razvio DuPont i smatra se najnaprednijom od postojećih. Kod membranskog procesa u reaktor se ugrađuje kationska izmjenjivačka membrana koja je propusna za Na+ ione koji se kreću u katodni prostor i suzbija migraciju hidroksidnih iona koji migriraju u obrnuti smjer— time se povećava koncentracija komponenti NaOH u katodnom prostoru. Koncentracija od 30-35% smatra se ekonomski povoljnom za sintezu, a najnovije membrane mogu tu vrijednost povećati na 50%.

Ova metoda teoretski ne proizvodi natrijev klorid, ali ipak može doći do prodora kloridnih iona kroz membranu.

Priprema čvrstog NaOH

Čvrsti NaOH (kaustična soda) dobiva se isparavanjem njegove otopine do sadržaja vode manjeg od 0,5-1,5%. Najprije se 50% otopina upari u vakuumu do koncentracije od 60%, a koncentracija od 99% postiže se pomoću rashladnih sredstava (mješavina NaNO 2, NaNO 3, KNO 3) na temperaturama iznad 400 °C: otopina je pumpa se u grijanu komoru za isparavanje, gdje se odvaja preostala voda.

Marke

Natrijev hidroksid dolazi u dva oblika: kruti i tekući. Čvrsta granulirana kaustična soda je bijela čvrsta masa s veličinom pahuljica od 0,5-2 cm. Rijetka otopina kaustične sode je bezbojna. Komercijalno važne otopine natrijevog hidroksida koncentracije 50%.

Tehnička kaustična soda proizvodi se u sljedećim markama:

  • TR - čvrsta živa;
  • TD - puna dijafragma (stopljena)
  • PP - otopina žive;
  • RH - kemijska otopina;
  • RD - rješenje dijafragme.

Kemijska svojstva

Natrijev hidroksid aktivno apsorbira vlagu iz zraka, tvoreći hidrate različitih sastava, koji se zagrijavanjem razgrađuju:

Spoj se dobro raspada u otopinama:

Pokazujući jaka alkalna svojstva, natrijev hidroksid lako stupa u interakciju s kiselinama, kiselim i amfoternim oksidima i hidroksidima:

NaOH lako stupa u interakciju s halogenima, a kada visoke temperature- također s metalima:

U interakciji sa solima koje su derivati ​​slabih baza, nastaju odgovarajući hidroksidi:

Reagirajući s ugljikovim monoksidom, sintetizira se natrijev format:

Sigurnosni zahtjevi

Kaustična soda je otporna na vatru i eksploziju. Kaustična, korozivna tvar. Prema stupnju utjecaja na tijelo spada u tvari 2. razreda opasnosti. I kruta tvar i koncentrirane otopine uzrokuju vrlo teške opekline. Dodir lužine u oči može dovesti do ozbiljnih bolesti, pa čak i do gubitka vida. U slučaju kontakta s kožom, sluznicom ili očima nastaju teške kemijske opekline. U slučaju dodira s kožom isprati slabom otopinom octene kiseline.

Pri radu koristiti zaštitnu opremu: zaštitne naočale, gumene rukavice, gumiranu odjeću otpornu na kemikalije.

Primjena

Natrijev hidroksid se koristi u mnogim industrijama iu svakodnevnom životu:

  • Kaustik se koristi u industrija celuloze i papira za delignifikacija (sulfatni postupak) celuloze, u proizvodnji papira, kartona, umjetnih vlakana, vlaknatica.
  • Za saponifikaciju masti proizvodnja sapuna, šampona i drugih deterdženata. U U zadnje vrijeme Sredstva na bazi natrijevog hidroksida (s dodatkom kalijevog hidroksida, zagrijana na 50-60 stupnjeva Celzijusa, koriste se u industrijskom pranju za čišćenje proizvoda od nehrđajućeg čelika od masnoće i drugih uljastih tvari, kao i ostataka mehaničke obrade.
  • U kemijske industrije - za neutralizacija kiselina i kiselinskih oksida, kao reagens ili katalizator u kemijske reakcije, u kemijskoj analizi za titraciju, za jetkanje aluminija i u proizvodnji čistih metala, u prerada nafte- za proizvodnju ulja.
  • Za proizvodnju biodizel goriva - koji se dobiva iz biljnih ulja i koristi se za zamjenu klasičnog dizelskog goriva. Za dobivanje biodizela u devet jedinica mase biljnog ulja dodaje se jedna masena jedinica alkohola (odnosno omjer 9:1), kao i alkalni katalizator (NaOH). Dobiveni ester (uglavnom linolna kiselina) ima izvrsnu zapaljivost zbog visokog cetanskog broja. Ako mineralno dizelsko gorivo karakterizira pokazatelj od 50-52%, tada je metil eter odgovarajuće 56-58% cetana. Sirovina za proizvodnju biodizela mogu biti različita biljna ulja: uljane repice, soje i druga, osim onih koja sadrže visok sadržaj palmitinske kiseline ( palmino ulje). Tijekom njegove proizvodnje procesom esterifikacije nastaje i glicerin koji se koristi u prehrambenoj, kozmetičkoj i papirnoj industriji ili se Solvayevom metodom prerađuje u Epiklorohidrin.
  • Kako sredstvo za otapanje začepljenja kanalizacijskih cijevi, u obliku suhih granula ili u sastavu gelova. Natrijev hidroksid rastavlja začepljenje i olakšava njegovo lagano kretanje dalje duž cijevi.
  • U civilnoj obrani za otplinjavanje i neutralizacija otrovne tvari, uključujući sarin, u rebreatheru (samostalni aparat za disanje (IBA), za čišćenje izdahnutog zraka od ugljičnog dioksida.
  • Natrijev hidroksid također se koristi za čišćenje kalupa za gume.
  • U kuhanju: za pranje i guljenje voća i povrća, u proizvodnji čokolade i kakaovca, napitaka, sladoleda, bojanja karamele, za omekšavanje maslina i davanje crne boje, u proizvodnji pekarskih proizvoda. Registriran kao aditivi za hranu E524.
  • U kozmetologiji za uklanjanje keratiniziranih područja kože: bradavica, papiloma.

Video na temu

Povezane slike

Francuski znanstvenik A. L. Duhamel du Monceau prvi je napravio razliku između ovih tvari: natrijev hidroksid se počeo nazivati ​​kaustična soda, natrijev karbonat - soda pepeo (po biljci Salsola Soda, iz čijeg se pepela ekstrahirao), a kalijev karbonat - potaša. Trenutno se natrijeve soli ugljične kiseline obično nazivaju soda. Na engleskom i francuski riječ natrij znači natrij, kalij - kalij.

Fizička svojstva

Natrijev hidroksid

Termodinamika otopina

Δ H 0 otapanje za beskonačno razrijeđenu vodenu otopinu je -44,45 kJ/mol.

Iz vodenih otopina pri 12,3 - 61,8 °C kristalizira monohidrat (ortorombski singonij), talište 65,1 °C; gustoća 1,829 g/cm³; ΔH 0 arr.−734,96 kJ/mol), u rasponu od -28 do -24°C - heptahidrat, od -24 do -17,7°C - pentahidrat, od -17,7 do -5,4°C - tetrahidrat (α-modifikacija), od - 5,4 do 12,3 °C. Topivost u metanolu 23,6 g/l (t=28 °C), u etanolu 14,7 g/l (t=28 °C). NaOH 3,5 H20 (talište 15,5 °C);

Kemijska svojstva

(općenito se takva reakcija može prikazati jednostavnom ionskom jednadžbom; reakcija se odvija uz oslobađanje topline (egzotermna reakcija): OH - + H 3 O + → 2H 2 O.)

  • s amfoternim oksidima koji imaju i bazične i kisela svojstva, i sposobnost reakcije s alkalijama, kao s krutinama tijekom fuzije:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

isto s rješenjima:

ZnO + 2NaOH (otopina) + H 2 O → Na 2 (otopina)+H2

(Nastali anion naziva se tetrahidroksocinkatni ion, a sol koja se može izolirati iz otopine naziva se natrijev tetrahidroksocinkat. Natrijev hidroksid također prolazi slične reakcije s drugim amfoternim oksidima.)

  • s kiselim oksidima - s stvaranjem soli; ovo se svojstvo koristi za pročišćavanje industrijskih emisija kiselih plinova (na primjer: CO 2, SO 2 i H 2 S):

2Na + + 2OH - + Cu 2+ + SO 4 2- → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4

Natrijev hidroksid se koristi za taloženje metalnih hidroksida. Na primjer, ovako se dobiva gelasti aluminijev hidroksid reakcijom natrijevog hidroksida s aluminijevim sulfatom u vodenoj otopini. Posebno se koristi za pročišćavanje vode od sitnih suspendiranih tvari.

Hidroliza estera

  • s mastima (saponifikacija), ova reakcija je nepovratna, budući da nastala kiselina s alkalijama tvori sapun i glicerin. Glicerin se naknadno ekstrahira iz tekućine sapuna vakuumskim isparavanjem i dodatnim pročišćavanjem dobivenih proizvoda destilacijom. Ova metoda izrade sapuna poznata je na Bliskom istoku od 7. stoljeća:

Proces saponifikacije masti

Međudjelovanjem masti s natrijevim hidroksidom nastaju kruti sapuni (koriste se za proizvodnju sapuna u komadima), a s kalijevim hidroksidom kruti ili tekući sapuni, ovisno o sastavu masti.

HO-CH 2 -CH 2 OH + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2H 2 O

2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH,

Trenutno se kaustična lužina i klor proizvode pomoću tri elektrokemijske metode. Dvije od njih su elektroliza s čvrstom azbestnom ili polimernom katodom (metoda proizvodnje dijafragme i membrane), treća je elektroliza s tekućom katodom (metoda proizvodnje žive). Među elektrokemijskim metodama proizvodnje, najlakša i najprikladnija metoda je elektroliza sa živinom katodom, ali ova metoda uzrokuje značajnu štetu okoliš kao rezultat isparavanja i istjecanja metalne žive. Metoda proizvodnje membrane je najučinkovitija, najmanje energetski intenzivna i ekološki najprihvatljivija, ali i najhirovitija, posebice zahtijeva sirovine veće čistoće.

Kaustične lužine dobivene elektrolizom s tekućom živinom katodom puno su čišće od onih dobivenih metodom dijafragme. Ovo je važno za neke industrije. Dakle, u proizvodnji umjetnih vlakana može se koristiti samo kaustik dobiven elektrolizom s tekućom živinom katodom. U svjetskoj praksi koriste se sve tri metode za proizvodnju klora i kaustične sode, s jasnom tendencijom povećanja udjela membranske elektrolize. U Rusiji se približno 35% ukupne proizvedene kaustične sode proizvodi elektrolizom sa živinom katodom, a 65% elektrolizom sa čvrstom katodom (metode dijafragme i membrane).

Učinkovitost proizvodnog procesa izračunava se ne samo prinosom kaustične sode, već i prinosom klora i vodika dobivenih tijekom elektrolize, omjer klora i natrijevog hidroksida na izlazu je 100/110, reakcija se odvija u sljedeći omjeri:

1,8 NaCl + 0,5 H 2 O + 2,8 MJ = 1,00 Cl 2 + 1,10 NaOH + 0,03 H 2,

Osnovni pokazatelji razne metode proizvodnja je data u tabeli:

Pokazatelj po 1 toni NaOH Merkurova metoda Metoda dijafragme Membranska metoda
% prinosa klora 97 96 98,5
Električna energija (kWh) 3 150 3 260 2 520
Koncentracija NaOH 50 12 35
Čistoća klora 99,2 98 99,3
Čistoća vodika 99,9 99,9 99,9
Maseni udio O 2 u kloru, % 0,1 1-2 0,3
Maseni udio Cl - u NaOH, % 0,003 1-1,2 0,005

Tehnološka shema elektrolize s čvrstom katodom

Metoda dijafragme - Šupljina elektrolizatora s čvrstom katodom podijeljena je poroznom pregradom - dijafragmom - na katodni i anodni prostor, gdje se nalaze katoda odnosno anoda elektrolizatora. Stoga se takav elektrolizator često naziva dijafragma, a proizvodna metoda je dijafragma elektroliza. Tok zasićenog anolita kontinuirano ulazi u anodni prostor membranskog elektrolizatora. Kao rezultat elektrokemijskog procesa, na anodi se zbog razgradnje halita oslobađa klor, a na katodi zbog razgradnje vode vodik. Klor i vodik se odvojeno uklanjaju iz elektrolizatora, bez miješanja:

2Cl - − 2 e= Cl 2 0 , H 2 O − 2 e− 1/2 O 2 = H 2 .

U ovom slučaju, zona blizu katode je obogaćena natrijevim hidroksidom. Otopina iz prikatodne zone, nazvana elektrolitička tekućina, koja sadrži nerazgrađeni anolit i natrijev hidroksid, kontinuirano se uklanja iz elektrolizatora. Na sljedeća razina elektrolitička lužina se ispari i sadržaj NaOH u njoj se podesi na 42-50% u skladu sa standardom. Halit i natrijev sulfat talože se povećanjem koncentracije natrijevog hidroksida. Otopina kaustične lužine dekantira se iz sedimenta i kao gotov proizvod prenosi u skladište ili u fazu isparavanja kako bi se dobio čvrsti proizvod, nakon čega slijedi taljenje, ljuštenje ili granulacija. Kristalni halit (reverzna sol) vraća se u elektrolizu, pripremajući takozvanu reverznu slanu vodu. Kako bi se izbjeglo nakupljanje sulfata u otopinama, sulfat se uklanja iz njih prije pripreme obrnute slane otopine. Gubitak anolita nadoknađuje se dodavanjem svježe slane vode dobivene podzemnim ispiranjem slojeva soli ili otapanjem krutog halita. Prije miješanja s povratnom salamurom, svježa salamura se čisti od mehaničkih suspenzija i značajnog dijela iona kalcija i magnezija. Dobiveni klor se odvaja od vodene pare, komprimira i koristi ili za proizvodnju proizvoda koji sadrže klor ili za ukapljivanje.

Membranska metoda - slično dijafragmi, ali su anodni i katodni prostori odvojeni kationskom izmjenjivačkom membranom. Membranska elektroliza osigurava proizvodnju najčišće kaustične sode.

Tehnološki sustav elektroliza

Glavna tehnološka faza je elektroliza, glavni aparat je elektrolitička kupka, koja se sastoji od elektrolizatora, razlagača i živine pumpe, međusobno povezanih komunikacijama. U elektrolitičkoj kupelji živa cirkulira pod djelovanjem živine pumpe, prolazeći kroz elektrolizator i razlagač. Katoda elektrolizera je strujanje žive. Anode - grafitne ili slabo habajuće. Zajedno sa živom kroz elektrolizer kontinuirano teče struja anolita, otopine halita. Kao rezultat elektrokemijske razgradnje halita, na anodi se stvaraju Cl - ioni i oslobađa se klor:

2 Cl - - 2 e= Cl 2 0,

koji se uklanja iz elektrolizatora, a na živinoj katodi nastaje slaba otopina natrija u živi, ​​tzv. amalgam:

Na + + e = Na 0 nNa + + nHg - = Na + Hg

Amalgam kontinuirano teče od elektrolizatora do uređaja za razgradnju. Voda, dobro pročišćena od nečistoća, također se kontinuirano dovodi u razlagač. U njemu se natrijev amalgam, kao rezultat spontanog elektrokemijskog procesa, gotovo potpuno razgrađuje vodom uz stvaranje žive, kaustične otopine i vodika:

Na + Hg + H20 = NaOH + 1/2H2 + Hg

Ovako dobivena kaustična otopina, koja je komercijalni proizvod, ne sadrži primjese halita koji su štetni u proizvodnji viskoze. Živa se gotovo potpuno oslobađa od natrijeva amalgama i vraća u elektrolizator. Vodik se uklanja radi pročišćavanja. Anolit koji izlazi iz elektrolizera dodatno se zasiti svježim halitom, iz njega se uklone nečistoće unesene s njim, kao i one isprane s anoda i konstrukcijskih materijala, te se vrate u elektrolizu. Prije zasićenja, klor otopljen u njemu uklanja se iz anolita u procesu od dva ili tri koraka.

Laboratorijske metode dobivanja

Natrijev hidroksid se proizvodi u laboratoriju kemijskim putem, koji su više povijesni nego praktični.

Lime metoda Priprema natrijevog hidroksida uključuje interakciju otopine sode s vapnenim mlijekom pri temperaturi od oko 80 °C. Taj se proces naziva kaustizacija; opisuje se reakcijom:

Na 2 C0 3 + Ca (OH) 2 = 2NaOH + CaCO 3

Kao rezultat reakcije nastaju otopina natrijevog hidroksida i talog kalcijevog karbonata. Kalcijev karbonat se odvoji od otopine, koja se upari da se dobije rastaljeni produkt koji sadrži oko 92% NaOH. Rastaljeni NaOH se ulijeva u željezne bačve gdje se stvrdnjava.

Feritna metoda opisan s dvije reakcije:

Na 2 C0 3 + Fe 2 0 3 = Na 2 0 Fe 2 0 3 + C0 2 (1) Na 2 0 Fe 2 0 3 -f H 2 0 = 2 NaOH + Fe 2 O 3 (2)

(1) - postupak sinteriranja natrijske sode sa željeznim oksidom na temperaturi od 1100-1200°C. U tom slučaju nastaje natrijev mrljasti ferit i oslobađa se ugljični dioksid. Zatim se kolač tretira (izluži) vodom prema reakciji (2); dobiva se otopina natrijevog hidroksida i talog Fe 2 O 3 koji se nakon izdvajanja iz otopine vraća u proces. Otopina sadrži oko 400 g/l NaOH. Ispari se da se dobije produkt koji sadrži oko 92% NaOH.

Kemijske metode za proizvodnju natrijevog hidroksida imaju značajne nedostatke: troši se velika količina goriva, nastala kaustična soda je kontaminirana nečistoćama, a održavanje uređaja je radno intenzivno. Trenutno su ove metode gotovo potpuno zamijenjene elektrokemijskom metodom proizvodnje.

Tržište kaustične sode

Svjetska proizvodnja natrijevog hidroksida, 2005
Proizvođač Obim proizvodnje, milijun tona Udio u svjetskoj proizvodnji
DOW 6.363 11.1
Occidental Chemical Company 2.552 4.4
Formosa Plastics 2.016 3.5
PPG 1.684 2.9
Bayer 1.507 2.6
Akzo Nobel 1.157 2.0
Tosoh 1.110 1.9
Arkema 1.049 1.8
Olin 0.970 1.7
Rusija 1.290 2.24
Kina 9.138 15.88
ostalo 27.559 47,87
Ukupno: 57,541 100
U Rusiji se prema GOST 2263-79 proizvode sljedeće marke kaustične sode:

TR - čvrsta živa (pahuljica);

TD - čvrsta dijafragma (stopljena);

PP - otopina žive;

RH - kemijska otopina;

RD - rješenje dijafragme.

Naziv indikatora TR OKP 21 3211 0400 TD OKP 21 3212 0200 RR OKP 21 3211 0100 RH 1. razred OKP 21 3221 0530 RH 2. razred OKP 21 3221 0540 RD Premium kvaliteta OKP 21 3212 0320 RD Prvi razred OKP 21 3212 0330
Izgled Pahuljasta masa bijela. Dozvoljena svijetla boja Bijela rastopljena masa. Dozvoljena svijetla boja Bezbojna prozirna tekućina Bezbojna ili obojena tekućina. Kristalizirani sediment je dopušten Bezbojna ili obojena tekućina. Kristalizirani sediment je dopušten Bezbojna ili obojena tekućina. Kristalizirani sediment je dopušten
Maseni udio natrijevog hidroksida,%, ne manje 98,5 94,0 42,0 45,5 43,0 46,0 44,0
Pokazatelji ruskog tržišta tekućeg natrijevog hidroksida u razdoblju 2005.-2006.
Naziv tvrtke 2005 tisuća tona 2006 tisuća tona udio u 2005% udio u 2006%
JSC "Kaustik", Sterlitamak 239 249 20 20
JSC "Kaustik", Volgograd 210 216 18 18
OJSC "Sayanskkhimplast" 129 111 11 9
LLC "Usoyekhimprom" 84 99 7 8
OJSC "Sibur-Neftekhim" 87 92 7 8
JSC "Khimprom", Cheboksary 82 92 7 8
VOJSC "Khimprom", Volgograd 87 90 7 7
CJSC "Ilimkhimprom" 70 84 6 7
OJSC "KCHKhK" 81 79 7 6
NAC "AZOT" 73 61 6 5
JSC "Khimprom", Kemerovo 42 44 4 4
Ukupno: 1184 1217 100 100
Pokazatelji ruskog tržišta čvrste kaustične sode u 2005.-2006.
Naziv tvrtke 2005 tona 2006 tona udio u 2005% udio u 2006%
JSC "Kaustik", Volgograd 67504 63510 62 60
JSC "Kaustik", Sterlitamak 34105 34761 31 33
OJSC "Sibur-Neftekhim" 1279 833 1 1
VOJSC "Khimprom", Volgograd 5768 7115 5 7
Ukupno: 108565 106219 100 100

Primjena

Biodizel

Lutefisk bakalar na proslavi Dana norveškog ustava

Fizička svojstva

Natrijev oksid hidrat NaOH je bijela krutina. Ostavite li komadić kaustične sode u zraku, ubrzo će se raširiti jer privlači vlagu iz zraka. Kaustična soda se dobro otapa u vodi, pri čemu se oslobađa velika količina topline. Otopina kaustične sode je sapunasta na dodir.

Termodinamika otopina

Δ H 0 otapanje za beskonačno razrijeđenu vodenu otopinu je -44,45 kJ/mol.

Iz vodenih otopina pri 12,3-61,8 °C kristalizira monohidrat (ortorombski singonij), talište 65,1 °C; gustoća 1,829 g/cm³; ΔH 0 arr.−425,6 kJ/mol), u rasponu od −28 do −24 °C - heptahidrat, od −24 do −17,7 °C - pentahidrat, od −17,7 do −5,4 °C - tetrahidrat (α-modifikacija), od − 5,4 do 12,3 °C. Topivost u metanolu 23,6 g/l (t = 28 °C), u etanolu 14,7 g/l (t = 28 °C). NaOH 3,5 H20 (talište 15,5 °C);

Kemijska svojstva

(1) H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O (sa viškom NaOH)

(2) H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O (kisela sol, u omjeru 1:1)

(općenito se takva reakcija može prikazati jednostavnom ionskom jednadžbom; reakcija se odvija uz oslobađanje topline (egzotermna reakcija): OH − + H 3 O + → 2H 2 O.)

  • s amfoternim oksidima koji imaju i bazična i kisela svojstva, i sposobnost da reagiraju s alkalijama kao i s krutinama kada su spojeni:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

isto s rješenjima:

ZnO + 2NaOH (otopina) + H 2 O → Na 2 (otopina)

(Nastali anion naziva se tetrahidroksocinkatni ion, a sol koja se može izolirati iz otopine naziva se natrijev tetrahidroksocinkat. Natrijev hidroksid također prolazi slične reakcije s drugim amfoternim oksidima.)

Al(OH)3 + 3NaOH = Na3

2Na + + 2OH − + Cu 2+ + SO 4 2− → Cu(OH) 2 ↓+ Na 2 SO 4

Natrijev hidroksid se koristi za taloženje metalnih hidroksida. Na primjer, tako se dobiva gelasti aluminijev hidroksid reakcijom natrijevog hidroksida s aluminijevim sulfatom u vodenoj otopini, uz izbjegavanje viška lužine i otapanje taloga. Posebno se koristi za pročišćavanje vode od sitnih suspendiranih tvari.

4P + 3NaOH + 3H 2 O → PH 3 + 3NaH 2 PO 2.

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

Hidroliza estera

Međudjelovanjem masti s natrijevim hidroksidom nastaju kruti sapuni (koriste se za proizvodnju sapuna u komadima), a s kalijevim hidroksidom kruti ili tekući sapuni, ovisno o sastavu masti.

HO-CH 2 -CH 2 OH + 2NaOH → NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2H 2 O

Anoda: 2Cl − - 2e − → Cl 2 - glavni proces 2H 2 O - 2e - → O 2 +4H + 6SlO - + 3N 2 O - 6e - → 2SlO 3 - + 4Sl - + 1,5O 2 + 6N + Katoda: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − - glavni proces ClO - + H 2 O + 2e - → Cl - + 2OH - SlO 3 - + 3N 2 O + 6e - → Sl - + 6ON -

Kao anoda u elektrolizerima s dijafragmom mogu se koristiti grafitne ili ugljične elektrode. Danas su uglavnom zamijenjene titanskim anodama s premazom od rutenij-titan oksida (ORTA anode) ili drugim onima niske potrošnje.

U sljedećoj fazi, elektrolitička lužina se isparava i sadržaj NaOH u njoj se podešava na komercijalnu koncentraciju od 42-50% po težini. u skladu sa standardom.

Na + + e = Na 0 nNa + + nHg − = Na + Hg

Amalgam kontinuirano teče od elektrolizera do uređaja za razgradnju amalgama. Visoko pročišćena voda također se kontinuirano dovodi u uređaj za razgradnju. U njemu se natrijev amalgam, kao rezultat spontanog kemijskog procesa, gotovo potpuno razgrađuje vodom uz stvaranje žive, kaustične otopine i vodika:

Na + Hg + H2O = NaOH + 1/2H2 + Hg

Ovako dobivena kaustična otopina, koja je komercijalni proizvod, praktički ne sadrži nikakve nečistoće. Živa se gotovo potpuno oslobađa natrija i vraća u elektrolizator. Vodik se uklanja radi pročišćavanja.

Međutim, potpuno pročišćavanje otopine lužine od živinih ostataka praktički je nemoguće, pa je ova metoda povezana s istjecanjem metalne žive i njezinih para.

Rastući zahtjevi za ekološka sigurnost proizvodnja i visoka cijena metalne žive dovode do postupnog istiskivanja živine metode metodama proizvodnje lužina s čvrstom katodom, osobito membranskom metodom.

Laboratorijske metode dobivanja

U laboratoriju se natrijev hidroksid ponekad proizvodi kemijskim metodama, ali češće se koristi mali elektrolizer dijafragme ili membrane.

Tržište kaustične sode

Svjetska proizvodnja natrijevog hidroksida, 2005
Proizvođač Obim proizvodnje, milijun tona Udio u svjetskoj proizvodnji
DOW 6.363 11.1
Occidental Chemical Company 2.552 4.4
Formosa Plastics 2.016 3.5
PPG 1.684 2.9
Bayer 1.507 2.6
Solvay 1.252 2.2
Akzo Nobel 1.157 2.0
Tosoh 1.110 1.9
Arkema 1.049 1.8
Olin 0.970 1.7
Rusija 1.290 2.24
Kina 9.138 15.88
ostalo 27.559 47,87
Ukupno: 57,541 100
U Rusiji se prema GOST 2263-79 proizvode sljedeće marke kaustične sode:

TR - čvrsta živa (pahuljica);

TD - čvrsta dijafragma (stopljena);

PP - otopina žive;

RH - kemijska otopina;

RD - rješenje dijafragme.

Naziv indikatora TR OKP 21 3211 0400 TD OKP 21 3212 0200 RR OKP 21 3211 0100 RH 1. razred OKP 21 3221 0530 RH 2. razred OKP 21 3221 0540 RD Premium kvaliteta OKP 21 3212 0320 RD Prvi razred OKP 21 3212 0330
Izgled Bijela ljuskava masa. Dozvoljena svijetla boja Bijela rastopljena masa. Dozvoljena svijetla boja Bezbojna prozirna tekućina Bezbojna ili obojena tekućina. Kristalizirani sediment je dopušten Bezbojna ili obojena tekućina. Kristalizirani sediment je dopušten Bezbojna ili obojena tekućina. Kristalizirani sediment je dopušten
Maseni udio natrijevog hidroksida,%, ne manje 98,5 94,0 42,0 45,5 43,0 46,0 44,0
Pokazatelji ruskog tržišta tekućeg natrijevog hidroksida u razdoblju 2005.-2006.
Naziv tvrtke 2005 tisuća tona 2006 tisuća tona udio u 2005% udio u 2006%
JSC "Kaustik", Sterlitamak 239 249 20 20
JSC "Kaustik", Volgograd 210 216 18 18
OJSC "Sayanskkhimplast" 129 111 11 9
LLC "Usoyekhimprom" 84 99 7 8
OJSC "Sibur-Neftekhim" 87 92 7 8
JSC "Khimprom", Cheboksary 82 92 7 8
VOJSC "Khimprom", Volgograd 87 90 7 7
CJSC "Ilimkhimprom" 70 84 6 7
OJSC "KCHKhK" 81 79 7 6
NAC "AZOT" 73 61 6 5
JSC "Khimprom", Kemerovo 42 44 4 4
Ukupno: 1184 1217 100 100
Pokazatelji ruskog tržišta čvrste kaustične sode u 2005.-2006.
Naziv tvrtke 2005 tona 2006 tona udio u 2005% udio u 2006%
JSC "Kaustik", Volgograd 67504 63510 62 60
JSC "Kaustik", Sterlitamak 34105 34761 31 33
OJSC "Sibur-Neftekhim" 1279 833 1 1
VOJSC "Khimprom", Volgograd 5768 7115 5 7
Ukupno: 108565 106219 100 100

Primjena

Biodizel

Proizvodnja biodizela

Natrijev hidroksid koristi se u mnogim industrijama i za domaće potrebe:

  • Kaustik se koristi u industrija celuloze i papira za delignifikaciju (sulfatni postupak) celuloze, u proizvodnji papira, kartona, umjetnih vlakana, vlaknatica.
  • Za saponifikaciju masti proizvodnja sapuna, šampona i drugih deterdženata. U davna vremena se pepeo dodavao u vodu tijekom pranja, a, očito, domaćice su primijetile da ako pepeo sadrži masnoću koja je ušla u kamin tijekom kuhanja, onda je posuđe dobro oprano. Zanimanje proizvođača sapuna (saponarius) prvi put se spominje oko 385. godine. e. Teodor Priscijan. Arapi su od 7. stoljeća pravili sapun od ulja i sode, danas se sapuni rade na isti način kao i prije 10 stoljeća. Trenutno se proizvodi na bazi natrijevog hidroksida (s dodatkom kalijevog hidroksida, zagrijanog na 50-60 stupnjeva Celzijusa) koriste u industrijskom pranju za čišćenje proizvoda od nehrđajućeg čelika od masti i drugih uljastih tvari, kao i ostataka mehaničke obrade.
  • U kemijske industrije- za neutralizaciju kiselina i kiselih oksida, kao reagens ili katalizator u kemijskim reakcijama, u kemijskoj analizi za titraciju, za jetkanje aluminija i u proizvodnji čistih metala, u prerada nafte- za proizvodnju ulja.
  • Za proizvodnju biodizel goriva- dobiva se iz biljnih ulja i koristi se kao zamjena za konvencionalno dizelsko gorivo. Za dobivanje biodizela u devet jedinica mase biljnog ulja dodaje se jedna masena jedinica alkohola (odnosno održava se omjer 9:1), kao i alkalni katalizator (NaOH). Dobiveni ester (uglavnom linolna kiselina) odlikuje se dobrom zapaljivošću zbog visokog cetanskog broja. Cetanski broj je uvjetna kvantitativna karakteristika samozapaljenja dizelskih goriva u cilindru motora (analogno oktanskom broju za benzin). Ako mineralno dizelsko gorivo karakterizira pokazatelj od 50-52%, tada metil eter već u početku odgovara 56-58% cetana. Sirovina za proizvodnju biodizela mogu biti različita biljna ulja: repičino, sojino i druga, osim onih koja sadrže visok sadržaj palmitinske kiseline (palmino ulje). Tijekom njegove proizvodnje procesom esterifikacije nastaje i glicerin koji se koristi u prehrambenoj, kozmetičkoj i papirnoj industriji ili se Solvayevom metodom prerađuje u epiklorhidrin.
  • Kao sredstvo za otapanje začepljenih kanalizacijskih cijevi, u obliku suhih granula ili kao dio gelova. Natrijev hidroksid rastavlja začepljenje i olakšava njegovo dalje kretanje duž cijevi.
  • U civilnoj obrani za otplinjavanje i neutralizacija otrovne tvari, uključujući sarin, u rebreatherima (samostalni aparati za disanje (IBA), za čišćenje izdahnutog zraka od ugljičnog dioksida.
  • Natrijev hidroksid se također koristi u kombinaciji s cinkom za fokus. Bakreni novčić kuha se u otopini natrijevog hidroksida u prisutnosti granula metalnog cinka, nakon 45 sekundi, boja novčića postat će srebrna. Nakon toga, novčić se izvadi iz otopine i zagrije u plamenu plamenika, gdje gotovo trenutno postaje "zlatan". Razlog za ove promjene je sljedeći: ioni cinka reagiraju s natrijevim hidroksidom (u nedostatku) i stvaraju Zn(OH) 4 2− - koji se zagrijavanjem razgrađuje na metalni cink i taloži na površini kovanice. A kada se zagriju, cink i bakar stvaraju zlatnu leguru - mjed.
  • Natrijev hidroksid također se koristi za čišćenje kalupa za gume.
  • Natrijev hidroksid također se koristi za ilegalnu proizvodnju metamfetamini i druge droge.
  • U kuhanju: za pranje i guljenje voća i povrća, u proizvodnji čokolade i kakaovca, pića, sladoleda, bojanje karamela, za omekšavanje maslina i davanje crne boje, u proizvodnji pekarskih proizvoda. Registriran kao dodatak prehrani E524.
    Neka se jela pripremaju pomoću kaustične sode:
    • Lutefisk- Skandinavsko riblje jelo - sušeni bakalar namočen je 5-6 dana u kaustičnu lužinu i dobiva meku konzistenciju poput želea.
    • Pereca- Njemački pereci - prije pečenja se tretiraju u otopini kaustične lužine, što doprinosi stvaranju jedinstvene hrskave korice.
  • U kozmetologiji za uklanjanje keratiniziranih područja kože: bradavica, papiloma.

Mjere opreza pri rukovanju natrijevim hidroksidom

Natrijev hidroksid je kaustičan i korozivan. Spada u tvari drugog razreda opasnosti. Stoga treba biti oprezan pri radu s njim. U slučaju kontakta s kožom, sluznicom i očima nastaju ozbiljne kemijske opekline. Dodir s očima uzrokuje nepovratne promjene u vidnom živcu (atrofiju) i kao posljedicu gubitak vida. Ako sluzne površine dođu u dodir s jetkom lužinom, potrebno je zahvaćeno mjesto isprati mlazom vode, au slučaju dodira s kožom, slabom otopinom octene kiseline. Pri radu s kaustičnim natrijem preporučuje se sljedeća zaštitna oprema: naočale protiv prskanja kemikalija za zaštitu očiju, gumene rukavice ili rukavice s gumiranom površinom za zaštitu ruku, a za zaštitu tijela - odjeća otporna na kemikalije impregnirana vinilom ili gumirana odijela .

MDK natrijevog hidroksida u zraku je 0,5 mg/m³.

Književnost

  • Opća kemijska tehnologija. ur. I. P. Muhlenova. Udžbenik za kemijsko-tehnološke specijalnosti sveučilišta. - M.: Viša škola.
  • Osnove opće kemije, tom 3, B.V. Nekrasov. - M.: Kemija, 1970.
  • Opća kemijska tehnologija. Furmer I. E., Zaitsev V. N. - M.: Viša škola, 1978.
  • Naredba Ministarstva zdravstva Ruske Federacije od 28. ožujka 2003. N 126 „O odobrenju Popisa štetnih čimbenika proizvodnje, pod čijim se utjecajem preporučuje konzumacija mlijeka ili drugih ekvivalentnih prehrambenih proizvoda u preventivne svrhe.”
  • Rezolucija glavnog državnog sanitarnog liječnika Ruske Federacije od 4. travnja 2003. N 32 „O stupanju na snagu Sanitarna pravila za organiziranje teretnog prijevoza na željeznički promet. SP 2.5.1250-03".
  • Savezni zakon od 21. srpnja 1997. N 116-FZ "O industrijskoj sigurnosti opasnih proizvodnih pogona" (s izmjenama i dopunama 18. prosinca 2006.).
  • Naredba Ministarstva prirodnih resursa Ruske Federacije od 2. prosinca 2002. N 786 „O odobrenju saveznog klasifikacijskog kataloga otpada” (s izmjenama i dopunama 30. srpnja 2003.).
  • Rezolucija Državnog odbora za rad SSSR-a od 25. listopada 1974. N 298/P-22 „O odobrenju popisa industrija, radionica, profesija i radnih mjesta s opasnim radnim uvjetima, rad u kojima daje pravo na dodatni dopust i skraćeni radni dan” (s izmjenama i dopunama 29. svibnja 1991.).
  • Rezolucija Ministarstva rada Rusije od 22. srpnja 1999. N 26 „O odobrenju standardnih industrijskih standarda za besplatno izdavanje posebne odjeće, posebne obuće i druge osobne zaštitne opreme radnicima u kemijskoj proizvodnji.”
  • Rezolucija glavnog državnog sanitarnog liječnika Ruske Federacije od 30. svibnja 2003. N 116 o provedbi GN 2.1.6.1339-03 „Približne sigurne razine izloženosti (SAEL) onečišćujućih tvari u atmosferski zrak naseljena mjesta.” (izmjena 3. studenog 2005.).

Natrij pripada alkalijskim metalima i nalazi se u glavnoj podskupini prve skupine PSE nazvane po. DI. Mendeljejev. Na vanjskoj energetskoj razini njegovog atoma, na relativno velikoj udaljenosti od jezgre, postoji jedan elektron, kojeg atomi alkalijskih metala vrlo lako odustaju, pretvarajući se u jednostruko nabijene katione; To objašnjava vrlo visoku kemijsku aktivnost alkalnih metala.

Uobičajena metoda za proizvodnju alkalnih spojeva je elektroliza rastaljenih soli (obično klorida).

Natrij, kao alkalni metal, karakterizira mala tvrdoća, mala gustoća i niska tališta.

Natrij, u interakciji s kisikom, tvori pretežno natrijev peroksid

2 Na + O2 Na2O2

Redukcijom peroksida i superoksida s viškom alkalijskog metala može se dobiti sljedeći oksid:

Na2O2 + 2 Na 2 Na2O

Natrijevi oksidi reagiraju s vodom i nastaju hidroksid: Na2O + H2O → 2 NaOH.

Peroksidi se potpuno hidroliziraju vodom u lužine: Na2O2 + 2 HOH → 2 NaOH + H2O2

Kao i svi alkalni metali, natrij je jako redukcijsko sredstvo i snažno reagira s mnogim nemetalima (s iznimkom dušika, joda, ugljika, plemenitih plinova):

Izuzetno slabo reagira s dušikom u tinjajućem pražnjenju, stvarajući vrlo nestabilnu tvar - natrijev nitrid

Reagira s razrijeđenim kiselinama poput običnog metala:

S koncentriranim oksidirajućim kiselinama oslobađaju se produkti redukcije:

Natrijev hidroksid NaOH (kaustična lužina) je jaka kemijska baza. U industriji se natrijev hidroksid proizvodi kemijskim i elektrokemijskim metodama.

Kemijske metode pripreme:

Vapno, koje uključuje interakciju otopine sode s vapnenim mlijekom na temperaturi od oko 80°C. Taj se proces naziva kaustizacija; prolazi kroz reakciju:

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 → 2NaOH + CaCO 3

Feritni, koji uključuje dvije faze:

Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 → 2NaFeO 2 + CO 2

2NaFeO 2 + xH 2 O = 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 O

Elektrokemijski, natrijev hidroksid se proizvodi elektrolizom otopina halita (mineral koji se uglavnom sastoji od natrijevog klorida NaCl) uz istovremenu proizvodnju vodika i klora. Ovaj se proces može prikazati zbirnom formulom:

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

Natrijev hidroksid reagira:

1) neutralizacija:

NaOH + HCl → NaCl + H2O

2) izmjena sa solima u otopini:

2NaOH + CuSO 4 → Cu (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4

3) reagira s nemetalima

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

4) reagira s metalima

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 3H 2 + 2Na

Natrijev hidroksid se široko koristi u raznim industrijama, na primjer, u proizvodnji celuloze, za saponifikaciju masti u proizvodnji sapuna; kao katalizator kemijskih reakcija u proizvodnji dizelskog goriva itd.

Natrijev karbonat Proizvodi se ili u obliku Na 2 CO 3 (soda pepeo), ili u obliku kristalnog hidrata Na 2 CO 3 *10H 2 O (kristalna soda), ili u obliku bikarbonata NaHCO 3 (soda bikarbona).

Soda se najčešće proizvodi metodom amonijevog klorida, na temelju reakcije:

NaCl + NH 4 HCO 3 ↔NaHCO 3 + NH4Cl

Mnoge industrije troše natrijeve karbonate: kemijska, sapunska, celulozno-papirna, tekstilna, prehrambena itd.

· Mjere opreza pri rukovanju natrijevim hidroksidom · Literatura ·

Natrijev hidroksid može se industrijski proizvesti kemijskim i elektrokemijskim metodama.

Kemijske metode dobivanja natrijevog hidroksida

DO kemijske metode Proizvodnja natrijevog hidroksida uključuje vapnene i feritne.

Kemijske metode za proizvodnju natrijevog hidroksida imaju značajne nedostatke: troši se mnogo nositelja energije, a dobivena kaustična soda je jako zagađena nečistoćama.

Danas su te metode gotovo u potpunosti zamijenjene elektrokemijskim metodama proizvodnje.

Lime metoda

Vapnena metoda za proizvodnju natrijevog hidroksida uključuje reakciju otopine sode s gašenim vapnom na temperaturi od oko 80 °C. Taj se proces naziva kaustizacija; prolazi kroz reakciju:

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 = 2NaOH + CaCO 3

Reakcija rezultira otopinom natrijevog hidroksida i talogom kalcijevog karbonata. Kalcijev karbonat je odvojen od otopine, koja je uparena da se dobije rastaljeni produkt koji sadrži oko 92% tež. NaOH. NaOH se potom rastali i ulijeva u željezne bačve, gdje se stvrdnjava.

Feritna metoda

Feritna metoda za proizvodnju natrijevog hidroksida sastoji se od dvije faze:

  1. Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 = 2NaFeO 2 + CO 2
  2. 2NaFeO 2 + xH 2 O = 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 O

Reakcija 1 je proces sinteriranja natrijske sode sa željeznim oksidom na temperaturi od 1100-1200 °C. Osim toga, nastaje sinterirani natrijev ferit i oslobađa se ugljični dioksid. Zatim se kolač tretira (luži) vodom prema reakciji 2; dobiva se otopina natrijevog hidroksida i talog Fe 2 O 3 *xH 2 O koji se nakon izdvajanja iz otopine vraća u proces. Dobivena otopina lužine sadrži oko 400 g/l NaOH. Ispari se da se dobije produkt koji sadrži oko 92% mase. NaOH, a zatim se dobije kruti produkt u obliku granula ili ljuskica.

Elektrokemijske metode dobivanja natrijevog hidroksida

Elektrokemijski se dobiva natrijev hidroksid elektroliza otopina halita(mineral koji se uglavnom sastoji od natrijevog klorida NaCl) uz istodobnu proizvodnju vodika i klora. Ovaj se proces može prikazati zbirnom formulom:

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

Kaustična lužina i klor proizvode se pomoću tri elektrokemijske metode. Dvije od njih su elektroliza s čvrstom katodom (metoda dijafragme i membrane), treća je elektroliza s katodom od tekuće žive (metoda žive).

U svjetskoj proizvodnoj praksi koriste se sve tri metode proizvodnje klora i kaustične sode, s jasnom tendencijom povećanja udjela membranske elektrolize.

U Rusiji se otprilike 35% ukupne proizvedene kaustične sode proizvodi elektrolizom sa živinom katodom, a 65% elektrolizom sa čvrstom katodom.

Metoda dijafragme

Dijagram starog elektrolizatora s dijafragmom za proizvodnju klora i lužina: A- anoda, U- izolatori, S- katoda, D- prostor ispunjen plinovima (iznad anode - klor, iznad katode - vodik), M- otvor blende

Najjednostavnija od elektrokemijskih metoda, u smislu organizacije procesa i konstrukcijskih materijala za elektrolizer, je dijafragmska metoda za proizvodnju natrijevog hidroksida.

Otopina soli u membranskom elektrolizeru kontinuirano se dovodi u anodni prostor i teče kroz, obično azbestnu dijafragmu obloženu čeličnom katodnom mrežom, kojoj se u nekim slučajevima dodaje mala količina polimernih vlakana.

U mnogim izvedbama elektrolizera, katoda je potpuno uronjena ispod sloja anolita (elektrolit iz anodnog prostora), a vodik koji se oslobađa na rešetki katode uklanja se ispod katode pomoću cijevi za odvod plina, bez prodiranja kroz dijafragmu u anodu. prostora zbog protustruje.

Protutok je vrlo važna značajka dizajna elektrolizatora s dijafragmom. Zahvaljujući protustrujnom toku usmjerenom od anodnog prostora prema katodnom prostoru kroz poroznu dijafragmu, moguće je odvojeno proizvesti lužine i klor. Protustrujni tok je dizajniran da spriječi difuziju i migraciju OH - iona u anodni prostor. Ako je protustruja nedovoljna, tada se u anodnom prostoru počinje stvarati hipokloritni ion (ClO -) u velikim količinama, koji se zatim na anodi može oksidirati u kloratni ion ClO 3 -. Stvaranje kloratnog iona ozbiljno smanjuje trenutni prinos klora i glavni je nusproizvod u ovoj metodi proizvodnje natrijevog hidroksida. Otpuštanje kisika također je štetno, što dodatno dovodi do uništenja anoda i, ako su izrađene od ugljičnih materijala, oslobađanja nečistoća fosgena u klor.

Anoda: 2Cl - 2e → Cl 2 - glavni proces 2H 2 O - 2e - → O 2 +4H + Katoda: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - glavni proces ClO - + H 2 O + 2e - → Cl - + 2OH - SlO 3 - + 3N 2 O + 6e - → Sl - + 6ON -

Kao anoda u elektrolizerima s dijafragmom mogu se koristiti grafitne ili ugljične elektrode. Danas su uglavnom zamijenjene titanskim anodama s premazom od rutenij-titan oksida (ORTA anode) ili drugim onima niske potrošnje.

U sljedećoj fazi, elektrolitička lužina se isparava i sadržaj NaOH u njoj se podešava na komercijalnu koncentraciju od 42-50% po težini. u skladu sa standardom.

Kuhinjska sol, natrijev sulfat i druge nečistoće, kada njihova koncentracija u otopini poraste iznad granice topljivosti, talože se. Otopina kaustične lužine dekantira se iz sedimenta i kao gotov proizvod prenosi u skladište ili se faza isparavanja nastavlja kako bi se dobio čvrsti proizvod, nakon čega slijedi topljenje, ljuštenje ili granulacija.

Reversna sol, odnosno kuhinjska sol koja je kristalizirala u talog, vraća se natrag u proces, a od nje se priprema tzv. Kako bi se izbjeglo nakupljanje nečistoća u otopinama, nečistoće se odvajaju iz nje prije pripreme reverzne salamure.

Gubitak anolita nadoknađuje se dodatkom svježe salamure dobivene podzemnim ispiranjem slojeva soli, mineralne salamure kao što je bišofit, prethodno očišćene od nečistoća, ili otapanjem halita. Prije miješanja s povratnom salamurom, svježa salamura se čisti od mehaničkih suspenzija i značajnog dijela iona kalcija i magnezija.

Dobiveni klor se odvaja od vodene pare, komprimira i koristi ili za proizvodnju proizvoda koji sadrže klor ili za ukapljivanje.

Zbog svoje relativne jednostavnosti i niske cijene, metoda dijafragme za proizvodnju natrijevog hidroksida trenutno se široko koristi u industriji.

Membranska metoda

Membranska metoda za proizvodnju natrijevog hidroksida je energetski najučinkovitija, ali u isto vrijeme teška za organiziranje i rad.

Sa stajališta elektrokemijskih procesa, membranska metoda je slična dijafragmskoj metodi, ali su anodni i katodni prostor potpuno odvojeni kationskom izmjenjivačkom membranom nepropusnom za anione. Zahvaljujući ovom svojstvu, postaje moguće dobiti čišće tekućine nego u slučaju metode dijafragme. Stoga u membranskom elektrolizeru, za razliku od membranskog elektrolizera, nema jednog protoka, već dva.

Kao i kod metode dijafragme, tok otopine soli ulazi u anodni prostor. A u katodi - deionizirana voda. Iz katodnog prostora teče struja osiromašenog anolita, koji također sadrži nečistoće hipokloritnih i kloratnih iona i klora, a iz anodnog prostora struji lužina i vodik, praktički bez nečistoća i blizu komercijalne koncentracije, što smanjuje troškove energije za njihovo isparavanje. i pročišćavanje.

Alkalije proizvedene membranskom elektrolizom gotovo su jednako dobre kvalitete kao one proizvedene metodom živine katode i polako zamjenjuju alkalije proizvedene metodom žive.

Istodobno, otopina soli za hranjenje (svježa i reciklirana) i voda prethodno se pročišćavaju što je više moguće od bilo kakvih nečistoća. Takvo temeljito čišćenje određeno je visokom cijenom membrana za polimernu kationsku izmjenu i njihovom osjetljivošću na nečistoće u otopini za punjenje.

Osim toga, ograničeni geometrijski oblik i, osim toga, niska mehanička čvrstoća i toplinska stabilnost membrana za ionsku izmjenu, većinom određuju relativno složen dizajn instalacija za membransku elektrolizu. Iz istog razloga, membranske instalacije zahtijevaju najsofisticiranije automatske sustave nadzora i upravljanja.

Dijagram membranskog elektrolizatora.

Živina metoda s tekućom katodom

Među elektrokemijskim metodama dobivanja lužina najviše učinkovit način je elektroliza sa živinom katodom. Likeri dobiveni elektrolizom s tekućom živinom katodom mnogo su čišći od onih dobivenih metodom dijafragme (za neke industrije to je kritično). Na primjer, u proizvodnji umjetnih vlakana može se koristiti samo kaustik visoke čistoće), au usporedbi s membranskom metodom, organizacija procesa proizvodnje lužina pomoću metode žive mnogo je jednostavnija.

Shema živinog elektrolizatora.

Postrojenje za elektrolizu žive sastoji se od elektrolizera, razgradnje amalgama i živine pumpe, međusobno povezanih živinoprovodnim komunikacijama.

Katoda elektrolizera je struja žive koju pumpa pumpa. Anode - grafitne, karbonske ili slabo habajuće (ORTA, TDMA ili druge). Zajedno sa živom, struja kuhinjske soli neprekidno teče kroz elektrolizator.

Na anodi se ioni klora iz elektrolita oksidiraju, a klor se oslobađa:

2Cl - 2e → Cl 2 0 - glavni proces 2H 2 O - 2e - → O 2 +4H + 6SlO - + 3N 2 O - 6e - → 2SlO 3 - + 4Sl - + 1,5O 2 + 6N +

Klor i anolit se uklanjaju iz elektrolizatora. Anolit koji izlazi iz elektrolizera dodatno se zasiti svježim halitom, nečistoće unesene s njim, a također isprane s anoda i konstrukcijskih materijala, uklanjaju se iz njega i vraćaju na elektrolizu. Prije zasićenja, klor otopljen u njemu uklanja se iz anolita.

Na katodi se reduciraju natrijevi ioni koji tvore slabu otopinu natrija u živi (natrijev amalgam):

Na + + e = Na 0 nNa + + nHg = Na + Hg

Amalgam kontinuirano teče od elektrolizera do uređaja za razgradnju amalgama. Visoko pročišćena voda također se kontinuirano dovodi u uređaj za razgradnju. U njemu se natrijev amalgam, kao rezultat spontanog kemijskog procesa, gotovo potpuno razgrađuje vodom uz stvaranje žive, kaustične otopine i vodika:

Na + Hg + H2O = NaOH + 1/2H2 + Hg

Ovako dobivena kaustična otopina, koja je komercijalni proizvod, praktički ne sadrži nikakve nečistoće. Živa se gotovo potpuno oslobađa natrija i vraća u elektrolizator. Vodik se uklanja radi pročišćavanja.

Međutim, potpuno pročišćavanje otopine lužine od živinih ostataka praktički je nemoguće, pa je ova metoda povezana s istjecanjem metalne žive i njezinih para.

Sve veći zahtjevi za ekološku sigurnost proizvodnje i visoka cijena metalne žive dovode do postupnog istiskivanja živine metode metodama proizvodnje lužina s čvrstom katodom, osobito membranskom metodom.

Laboratorijske metode dobivanja

U laboratoriju se natrijev hidroksid ponekad dobiva kemijskim metodama, ali češće se koristi mala dijafragma ili membranski elektrolizer.

Povezane publikacije