Nátrium-hidroxid só. Mi a marónátron: képlet, nátrium-hidroxid készítése

Nátrium-hidroxid, nátrium-hidroxid- szervetlen vegyület, hidroxid összetételű NaOH. Ez egy fehér, átlátszatlan és nagyon higroszkópos kristály. Vízben jól oldódó anyag, vízzel keverve felszabadul nagyszámú hőség.

Erősen lúgos tulajdonságokat mutat. Az 1%-os vizes oldat pH-értéke 13.

A nátrium-hidroxid mérgező vegyület, és fémekre is maró hatású lehet. Az anyagot számos termék, különösen felületaktív anyagok, papír, kozmetikumok és gyógyszerek előállításához használják.

Fizikai tulajdonságok

A nátrium-hidroxid NaOH fehér szilárd anyag. A levegőben maradt maró nátrium hamar eloszlik, mivel magához vonzza a nedvességet a levegőből. Az anyag jól oldódik vízben, és nagy mennyiségű hő szabadul fel.

Oldhatósága metanolban 23,6 g / l (28 ° C-on), etanolban - 14,7 g / l (28 ° C-on).

A nátronlúg-oldat tapintásra rossz érzés.

Megoldások termodinamikája

Az oldat entalpiája végtelenül híg vizes oldat esetén -44,45 kJ/mol.

A hidrátok vizes oldatokból kristályosodnak:

  • 12,3-61,8 ° C-on - NaOH H 2 O monohidrát (ortorombos kristályrendszer, olvadáspont 65,1 ° C; sűrűség 1,829 g / cm); ΔH 0 rtv-425,6 kJ/mol)
  • a -28 ... -24 °C tartományban - NaOH 7H 2O heptahidrát;
  • -24 és -17,7 °C között - NaOH 5H 2O pentahidrát;
  • -17,7 és -5,4 °C között - NaOH 4H 2O tetrahidrát (a-módosítás);
  • -8,8 és 15,6 °C között - NaOH 3,5 H 2 O (olvadáspont: 15,5 °C).
  • 0 °C és 12,3 °C között - NaOH 2H 2O dihidrát;

Nyugta

Történelmileg a nátrium-hidroxid előállításának első módja a Na 2 CO 3 szóda és az oltott mészvíz CaO kölcsönhatása volt:

A reakciót keverés és magas hőmérséklet segíti elő, ezért acél reaktorokban, keverővel hajtottuk végre. A termékek előállítása után az oldható kalcium-karbonátot elválasztottuk a termékektől, és a visszamaradt nátrium-hidroxid oldatot 180 °C-on öntöttvas edényekben levegő hozzáférés nélkül bepároltuk. Ily módon akár 95%-os koncentrációjú oldatot is lehetett kapni.

Hamilton Kastner amerikai tudós és az osztrák Karl Kellner 1892-ben egymástól függetlenül felfedezte a természetben elterjedt módszert a hidroxid előállítására nátrium-klorid elektrolízissel. A reakciók lefolyása az általános egyenlettel írható le:

Ez a módszer még mindig a fő ipari módszer a NaOH előállítására, de néhány szintézis körülmény módosult. Különösen a termékek és a kiindulási anyagok közötti reakciók megelőzése érdekében a kölcsönhatás különböző szakaszait külön reaktorokban hajtják végre, vagy különválasztják. E kritérium szerint három fő módszert különböztetnek meg: higany, membrán és membrán.

A higany folyamata

Az eredeti NaOH szintézis módszer higanyelektródát használ katódként. A katódra érve a nátriumionok ott változó összetételű NaHg n folyékony amalgámokat képeznek:

Az amalgámokat leválasztják a reakciórendszerből és áthelyezik egy másikba, ahol az amalgám vízzel lebomlik, és nátrium-hidroxid keletkezik:

Ezzel a módszerrel 50-73%-os koncentrációjú, gyakorlatilag szennyeződésektől (klór, nátrium-klorid) mentes NaOH oldat készül. A bomlás eredményeként keletkezett higany visszakerül az elektródára.

Az anódnál (grafit vagy más) a kloridionok oxidációja történik szabad klór képződésével

Emellett mellékreakciók is előfordulnak: a hidroxidion oxidációja és a klorátion elektrokémiai képződése. A keletkező klór hidrolízise kis mennyiségű hipoklorit iont is termelhet.

Membrán folyamat

A membrános módszernél a katód és az anód közötti teret válaszfal választja el, amely nem engedi át az oldatokat és a gázokat, de nem zavarja az elektromos áram áthaladását és az ionok vándorlását. Általában azbesztszövetet, porózus cementet, porcelánt stb. használnak ilyen válaszfalként.

Az anódtérbe NaCl-oldatot juttatnak: a kloridionok az anódon redukálódnak (grafit vagy magnetit), a Na + kationok (és részben a Cl - anionok) a membránon keresztül a katódtérbe vándorolnak. Ott a kationok a víz vas- vagy rézkatódon történő redukciójával keletkező hidroxidionokkal kombinálódnak:

Ennek eredményeként a katódtérből 10-15% (és kb. 18% NaCl) NaOH tartalmú nátrium-hidroxid és nátrium-klorid keverék szabadul fel. Bepárlással a hidroxid koncentráció 50%-ra növelhető, de a kloridtartalom továbbra is jelentős marad. A kloridnak a keverékből való elválasztásához folyékony ammóniával kezelik, hogy könnyen hígítható ammónium-kloridot képezzenek (azonban a megvalósítás magas költsége miatt ezt a módszert ritkán használják). Egy olyan módszert is alkalmaznak, amely a keverék lehűtését és a NaOH · 3,5H 2 O hidrát kristályok izolálását jelenti, amelyeket ezt követően tovább dehidratálnak.

Membrán folyamat

Ezt a módszert az 1970-es években fejlesztette ki a DuPont, és a jelenlegiek közül a legfejlettebbnek tartják. A membránfolyamat során a reaktorba kationcserélő membránt építenek be, amely átereszti a katódtérbe bejutó Na + ionokat, és elnyomja a bevándorló hidroxid ionok migrációját. ellentétes irány— így a NaOH komponensek koncentrációja nő a katódtérben. A 30-35%-os koncentráció gazdaságilag előnyösnek tekinthető a szintézis szempontjából, és a legújabb membránok ezt az értéket 50%-ra tudják növelni.

Ez a módszer elméletileg nem termel nátrium-kloridot, de a kloridionok áthatolása a membránon így is előfordulhat.

Szilárd NaOH előállítása

A szilárd NaOH-t (nátronlúg) úgy nyerik, hogy oldatát 0,5-1,5% víztartalom alá párolják. Először egy 50%-os oldatot vákuumban 60%-os koncentrációra párologtatnak be, majd hőátadó folyadékok (NaNO 2, NaNO 3, KNO 3 keveréke) segítségével 99%-os koncentrációt érnek el 400 °C feletti hőmérsékleten: a Az oldatot egy fűtött párologtató kamrába pumpálják, ahol a maradék vizet leválasztják.

Bélyegek

A nátrium-hidroxid két formában létezik: szilárd és folyékony. A szilárd szemcsés nátronlúg 0,5-2 cm-es pehelyméretű, fehér szilárd massza.A marószóda ritka oldata színtelen. Kereskedelmileg fontos 50%-os nátrium-hidroxid oldatok.

A műszaki marószódát a következő márkákban gyártják:

  • TR - szilárd higany;
  • TD - tömör membrán (olvasztott)
  • PP - higanyoldat;
  • РХ - kémiai oldat;
  • RD - membrános megoldás.

Kémiai tulajdonságok

A nátrium-hidroxid aktívan felszívja a nedvességet a levegőből, különféle összetételű hidrátokat képezve, amelyek hevítéskor lebomlanak:

A vegyület jól szétesik az oldatokban:

Erősen lúgos tulajdonságokkal rendelkező nátrium-hidroxid könnyen kölcsönhatásba lép savakkal, savas és amfoter oxidokkal és hidroxidokkal:

A NaOH könnyen kölcsönhatásba lép a halogénekkel, és mikor magas hőmérsékletek- fémekkel is:

Ha gyenge bázisok származékaival kölcsönhatásba lép, a megfelelő hidroxidok képződnek:

Szén-monoxiddal reagálva nátrium-formiát szintetizálódik:

Biztonsági követelmények

A marószóda tűz- és robbanásbiztos. Maró, maró anyag. A szervezetre gyakorolt ​​hatás mértéke szerint a 2. veszélyességi osztályba tartozó anyagok közé tartozik. Mind a szilárd anyag, mind a koncentrált oldatok nagyon súlyos égési sérüléseket okoznak. A lúg szembe kerülése súlyos betegségekhez és akár látásvesztéshez is vezethet. Bőrrel, nyálkahártyával vagy szemmel való érintkezés esetén súlyos kémiai égési sérülések keletkeznek. Bőrrel való érintkezés esetén öblítse le gyenge ecetsavoldattal.

Munkavégzés közben használjon védőfelszerelést: védőszemüveget, gumikesztyűt, gumírozott vegyszerálló ruházatot.

Alkalmazás

A nátrium-hidroxidot számos iparágban és a mindennapi életben használják:

  • Marószert használnak cellulóz- és papíripar számára cellulóz delignifikációja (szulfátos eljárás), papír, karton, műszál, farostlemez gyártásánál.
  • Zsírok elszappanosítására szappanok, samponok és egyéb mosószerek gyártása. BAN BEN Utóbbi időben A nátrium-hidroxid alapú termékeket (50-60 Celsius fokra melegített kálium-hidroxid hozzáadásával ipari mosásban használják rozsdamentes acél termékek zsírtól és egyéb olajos anyagoktól, valamint mechanikai feldolgozási maradékoktól való megtisztítására).
  • BAN BEN vegyipar - számára savak és savas oxidok semlegesítése, reagensként vagy katalizátorként kémiai reakciók, titrálási kémiai elemzésben, alumínium maratáshoz és tiszta fémek előállításához, in olajfinomítás- olajok előállításához.
  • Biodízel üzemanyag előállításához - amelyet növényi olajokból nyernek és a hagyományos gázolaj helyettesítésére használják. A biodízel előállításához egy tömegegység alkoholt adnak kilenc tömegegység növényi olajhoz (azaz az arány 9: 1), valamint egy lúgos katalizátort (NaOH). A keletkező észter (főleg linolsav) magas cetánszáma miatt kiváló gyúlékonysággal rendelkezik. Ha az ásványi dízel üzemanyagot 50-52% mutató jellemzi, akkor a metil-éter ennek megfelelően 56-58% cetán. A biodízel előállításának alapanyaga különféle növényi olajok lehetnek: repce, szója és mások, kivéve azokat, amelyek magas palmitinsavat tartalmaznak ( pálmaolaj). Előállítása során az észterezési eljárás során glicerin is keletkezik, amelyet az élelmiszer-, kozmetikai és papíriparban használnak fel, vagy Solvay-módszerrel Epiklórhidrinné dolgoznak fel.
  • Hogyan szennyvízcsatorna dugulások feloldására szolgáló szer, száraz granulátum formájában vagy gélek részeként. A nátrium-hidroxid szétszedi az eltömődést, és megkönnyíti a cső mentén való további mozgását.
  • A polgári védelemben azért gáztalanítás és semlegesítés mérgező anyagok, beleértve a szarint is, rebreatherben (önálló légzőkészülékben (IBA), hogy megtisztítsák a kilélegzett levegőt a szén-dioxidtól.
  • A nátrium-hidroxidot a gumiabroncs formák tisztítására is használják.
  • A főzés során: gyümölcsök és zöldségek mosására, hámozására, csokoládé és kakaó, italok, fagylalt, karamell színező, olajbogyó lágyítására, fekete színezésére, pékáru gyártásánál. Regisztrálva mint élelmiszer-adalékok E524.
  • A kozmetológiában keratinizált bőrterületek eltávolítására: szemölcsök, papillómák.

Videó a témáról

Kapcsolódó képek

A francia tudós, A. L. Duhamel du Monceau volt az első, aki különbséget tett ezek között az anyagok között: a nátrium-hidroxidot nátronlúgnak, a nátrium-karbonátot - szódahamunak (a Salsola Soda növény után, amelynek hamujából vonták ki) és a kálium-karbonátot kezdték elnevezni. - hamuzsír. Jelenleg a szénsav nátriumsóit általában szódának nevezik. Angolul és Francia a nátrium szó jelentése nátrium, kálium - kálium.

Fizikai tulajdonságok

Nátrium-hidroxid

Megoldások termodinamikája

Δ H 0 végtelenül híg vizes oldat kioldódása -44,45 kJ/mol.

Vizes oldatokból 12,3 - 61,8 °C-on monohidrát kristályosodik (ortorombikus szingónium), olvadáspont: 65,1 °C; sűrűsége 1,829 g/cm3; ΔH 0 arr.-734,96 kJ/mol), -28 és -24°C közötti tartományban - heptahidrát, -24 és -17,7°C között - pentahidrát, -17,7 és -5,4°C között - tetrahidrát (α-módosítás), -tól - 5,4-12,3 °C. Oldhatóság metanolban 23,6 g/l (t=28 °C), etanolban 14,7 g/l (t=28 °C). NaOH 3,5H 2O (olvadáspont: 15,5 °C);

Kémiai tulajdonságok

(általában egy ilyen reakciót egy egyszerű ionegyenlettel ábrázolhatunk; a reakció hőleadással megy végbe (exoterm reakció): OH - + H 3 O + → 2H 2 O.)

  • amfoter oxidokkal, amelyek mind bázikus, mind savas tulajdonságokés a lúgokkal való reakcióképesség, mint a szilárd anyagokkal a fúzió során:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

ugyanez a megoldásokkal:

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

(A képződött aniont tetrahidroxo-cinkát ionnak, az oldatból izolálható sót nátrium-tetrahidroxozinkátnak nevezzük. A nátrium-hidroxid más amfoter oxidokkal is hasonló reakciókon megy keresztül.)

  • savas oxidokkal - sók képződésével; ezt a tulajdonságot a savas gázokból (például: CO 2, SO 2 és H 2 S) származó ipari kibocsátások tisztítására használják:

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

A nátrium-hidroxidot fém-hidroxidok kicsapására használják. Például így kapunk gélszerű alumínium-hidroxidot nátrium-hidroxid és alumínium-szulfát reakciójával vizes oldatban. Különösen a víz megtisztítására szolgál a kisméretű lebegő anyagoktól.

Észterek hidrolízise

  • zsírokkal (szappanosítás) ez a reakció visszafordíthatatlan, mivel a kapott sav lúggal szappant és glicerint képez. Ezt követően a glicerint a szappanlúgokból vákuumpárologtatással és a kapott termékek további desztillációs tisztításával extrahálják. Ez a szappankészítési módszer a 7. század óta ismert a Közel-Keleten:

A zsírok elszappanosítási folyamata

A zsírok nátrium-hidroxiddal való kölcsönhatásának eredményeként szilárd szappanok keletkeznek (szappan gyártására szolgálnak), kálium-hidroxiddal pedig a zsír összetételétől függően szilárd vagy folyékony szappanokat kapnak.

HO-CH2-CH2OH + 2NaOH → NaO-CH2-CH2-ONa + 2H2O

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

Jelenleg a maró lúgot és a klórt három elektrokémiai módszerrel állítják elő. Ezek közül kettő a szilárd azbeszt vagy polimer katóddal történő elektrolízis (membrán- és membrángyártási módszerek), a harmadik a folyékony katóddal történő elektrolízis (higanygyártási módszer). Az elektrokémiai gyártási eljárások közül a legegyszerűbb és legkényelmesebb módszer a higanykatódos elektrolízis, ez azonban jelentős károkat okoz. környezet a fémhigany párolgása és szivárgása következtében. A membrángyártási módszer a leghatékonyabb, legkevésbé energiaigényes és leginkább környezetbarát, ugyanakkor a legszeszélyesebb is, különösen nagyobb tisztaságú alapanyagokat igényel.

A folyékony higanykatóddal végzett elektrolízissel nyert maró lúgok sokkal tisztábbak, mint a membrános módszerrel nyert lúgok. Ez bizonyos iparágak számára fontos. Így a mesterséges szálak előállítása során csak folyékony higanykatóddal végzett elektrolízissel nyert maróanyag használható. A világgyakorlatban a klór és a nátronlúg előállítására mindhárom módszert alkalmazzák, egyértelmű tendenciával a membránelektrolízis arányának növekedése felé. Oroszországban az összes előállított marószóda körülbelül 35%-át higanykatódos elektrolízissel, 65%-át pedig szilárd katódos elektrolízissel állítják elő (membrános és membrános módszerek).

A gyártási folyamat hatékonyságát nem csak a marónátron, hanem az elektrolízis során nyert klór és hidrogén hozama is számítja, a klór és a nátrium-hidroxid aránya a kimeneten 100/110, a reakció a következő arányok:

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

Alapvető mutatók különféle módszerek A termelést a táblázat tartalmazza:

Indikátor 1 tonna NaOH-ra Merkúr módszer Membrán módszer Membrán módszer
Klór hozam % 97 96 98,5
Villamos energia (kWh) 3 150 3 260 2 520
NaOH koncentráció 50 12 35
Klór tisztaság 99,2 98 99,3
Hidrogén tisztaság 99,9 99,9 99,9
Az O 2 tömeghányada klórban, % 0,1 1-2 0,3
A klór tömeghányada NaOH-ban, % 0,003 1-1,2 0,005

Szilárd katódos elektrolízis technológiai diagramja

Membrán módszer - A szilárd katódú elektrolizátor üregét porózus válaszfal - membrán - osztja fel katód- és anódterekre, ahol az elektrolizátor katódja és anódja található. Ezért az ilyen elektrolizátort gyakran membránnak nevezik, és a gyártási módszer a membrán elektrolízis. A telített anolit áramlása folyamatosan belép a membránelektrolizátor anódterébe. Az elektrokémiai folyamat eredményeként a halit bomlása következtében az anódon klór, a víz bomlása következtében a katódon hidrogén szabadul fel. A klórt és a hidrogént külön-külön, keverés nélkül távolítják el az elektrolizátorból:

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

Ebben az esetben a katódközeli zóna nátrium-hidroxiddal van dúsítva. A katódközeli zónából az elektrolitlúgnak nevezett, el nem bomlott anolitot és nátrium-hidroxidot tartalmazó oldatot folyamatosan távolítják el az elektrolizátorból. Tovább következő szint az elektrolitikus lúgot elpárologtatják, és a NaOH-tartalmat a szabványnak megfelelően 42-50%-ra állítják be. A nátrium-hidroxid koncentrációjának növekedésével halit és nátrium-szulfát válik ki. A maró lúgos oldatot dekantálják az üledékről, és késztermékként raktárba vagy bepárlási szakaszba viszik át, hogy szilárd terméket kapjanak, majd megolvasztják, lerakják vagy granulálják. A kristályos halitet (fordított só) visszavezetik az elektrolízisbe, így az úgynevezett fordított sóoldatot készítik. A szulfát oldatokban való felhalmozódásának elkerülése érdekében a szulfátot a fordított sóoldat elkészítése előtt eltávolítják belőle. Az anolitveszteséget a sórétegek földalatti kilúgozásával nyert friss sóoldat hozzáadásával vagy a szilárd halit feloldásával kompenzálják. A visszatérő sóoldattal való keverés előtt a friss sóoldatot megtisztítják a mechanikai szuszpenzióktól és a kalcium- és magnéziumionok jelentős részétől. A keletkező klórt elválasztják a vízgőztől, összenyomják és klórtartalmú termékek előállítására vagy cseppfolyósításra szállítják.

Membrán módszer - hasonlóan a membránhoz, de az anód és a katód terét kationcserélő membrán választja el. A membránelektrolízis biztosítja a legtisztább marónátron előállítását.

Technológiai rendszer elektrolízis

A fő technológiai szakasz az elektrolízis, a fő berendezés egy elektrolitikus fürdő, amely egy elektrolizátorból, egy lebontóból és egy higanyszivattyúból áll, kommunikációval összekapcsolva. Az elektrolitikus fürdőben a higany egy higanyszivattyú hatására kering, áthaladva egy elektrolizátoron és egy lebontón. Az elektrolizátor katódja higanyáram. Anódok - grafit vagy alacsony kopás. A higannyal együtt anolit, halitoldat áramlik folyamatosan az elektrolizátoron. A halit elektrokémiai bomlása következtében az anódon Cl - ionok képződnek és klór szabadul fel:

2 Cl - - 2 e= Cl 2 0,

amelyet eltávolítanak az elektrolizátorból, és a higanykatódon gyenge nátrium-higanyoldat, az úgynevezett amalgám képződik:

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

Az amalgám folyamatosan áramlik az elektrolizátorból a lebontóba. A szennyeződésektől jól megtisztított víz is folyamatosan kerül a lebontóba. Ebben a nátrium-amalgám egy spontán elektrokémiai folyamat eredményeként víz hatására szinte teljesen lebomlik higany, maróoldat és hidrogén képződésével:

Na + Hg + H 2 0 = NaOH + 1/2H 2 + Hg

Az így kapott maróoldat, amely kereskedelmi termék, nem tartalmaz halit-keveréket, amely a viszkóz gyártása során káros. A higany szinte teljesen megszabadul a nátrium-amalgámtól, és visszakerül az elektrolizálóba. A hidrogént tisztítás céljából eltávolítják. Az elektrolizálóból kilépő anolitot ráadásul friss halittal telítik, a vele bevitt, valamint az anódokból, szerkezeti anyagokból kimosott szennyeződéseket eltávolítják belőle, és visszavezetik az elektrolízisbe. Telítés előtt a benne oldott klórt két- vagy háromlépéses eljárással távolítják el az anolitból.

Megszerzésének laboratóriumi módszerei

A nátrium-hidroxidot laboratóriumban állítják elő kémiai úton, amelyek inkább történelmiek, mint gyakorlatiak.

Mész módszer A nátrium-hidroxid előállítása magában foglalja a szódaoldat és a mésztej kölcsönhatását körülbelül 80 °C hőmérsékleten. Ezt a folyamatot kausztifikációnak nevezik; ezt a reakció írja le:

Na 2 C0 3 + Ca (OH) 2 = 2NaOH + CaC0 3

A reakció eredményeként nátrium-hidroxid oldat és kalcium-karbonát csapadék képződik. A kalcium-karbonátot elválasztják az oldattól, amelyet bepárolnak, így körülbelül 92% NaOH-ot tartalmazó olvadt terméket kapnak. Az olvadt NaOH-t vashordókba öntik, ahol megkeményedik.

Ferrites módszer két reakció írja le:

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) - a szóda szinterezésének folyamata vas-oxiddal 1100-1200 °C hőmérsékleten. Ebben az esetben nátrium-szemcsés ferrit képződik, és szén-dioxid szabadul fel. Ezután a pogácsát vízzel kezeljük (kioldjuk) a (2) reakció szerint; nátrium-hidroxid oldatot és Fe 2 O 3 csapadékot kapunk, amelyet az oldattól való elválasztás után visszavezetünk a folyamatba. Az oldat körülbelül 400 g/l NaOH-t tartalmaz. Bepároljuk, így körülbelül 92% NaOH-ot tartalmazó terméket kapunk.

A nátrium-hidroxid előállításának kémiai módszereinek jelentős hátrányai vannak: nagy mennyiségű üzemanyag fogy, a keletkező marónátron szennyeződésekkel szennyeződik, a berendezések karbantartása munkaigényes. Jelenleg ezeket a módszereket szinte teljesen felváltja az elektrokémiai gyártási módszer.

Marónátron piac

A nátrium-hidroxid világtermelése, 2005
Gyártó Termelési mennyiség, millió tonna Részesedés a világ termelésében
DOW 6.363 11.1
Occidental Chemical Company 2.552 4.4
Formosa műanyagok 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
Oroszország 1.290 2.24
Kína 9.138 15.88
Egyéb 27.559 47,87
Teljes: 57,541 100
Oroszországban a GOST 2263-79 szerint a következő márkájú marószódát gyártják:

TR - szilárd higany (pehely);

TD - tömör membrán (olvasztott);

PP - higanyoldat;

РХ - kémiai oldat;

RD - membrános megoldás.

A jelző neve TR OKP 21 3211 0400 TD OKP 21 3212 0200 RR OKP 21 3211 0100 RH 1. osztály OKP 21 3221 0530 RH 2. osztály OKP 21 3221 0540 RD Prémium minőségű OKP 21 3212 0320 RD Első osztályú OKP 21 3212 0330
Kinézet Pelyhes massza fehér. Világos szín megengedett Fehér olvasztott massza. Világos szín megengedett Színtelen átlátszó folyadék Színtelen vagy színes folyadék. A kristályos üledék megengedett Színtelen vagy színes folyadék. A kristályos üledék megengedett Színtelen vagy színes folyadék. A kristályos üledék megengedett
A nátrium-hidroxid tömeghányada, %, nem kevesebb 98,5 94,0 42,0 45,5 43,0 46,0 44,0
Az orosz folyékony nátrium-hidroxid piac mutatói 2005-2006 között.
Vállalkozás neve 2005 ezer tonna 2006 ezer tonna részesedés 2005-ben részesedés 2006-ban
JSC "Kaustik", Sterlitamak 239 249 20 20
JSC "Kaustik", Volgograd 210 216 18 18
OJSC "Sayanskkhimplast" 129 111 11 9
LLC "Usolyekhimprom" 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
Teljes: 1184 1217 100 100
A szilárd marónátron orosz piacának mutatói 2005-2006 között.
Vállalkozás neve 2005 tonna 2006 tonna részesedés 2005-ben részesedés 2006-ban
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
Teljes: 108565 106219 100 100

Alkalmazás

Biodízel

Lutefisk tőkehal a norvég alkotmány napja ünnepségén

Fizikai tulajdonságok

A nátrium-oxid-hidrát NaOH fehér szilárd anyag. Ha a levegőben hagy egy darab marószódát, az hamar szétterül, mivel magához vonzza a levegőből a nedvességet. A marószóda jól oldódik vízben, és nagy mennyiségű hő szabadul fel. A marószóda-oldat szappanos tapintású.

Megoldások termodinamikája

Δ H 0 végtelenül híg vizes oldat kioldódása –44,45 kJ/mol.

A 12,3-61,8 °C-os vizes oldatokból monohidrát (ortorombikus szingónium) kristályosodik ki, olvadáspontja 65,1 °C; sűrűsége 1,829 g/cm3; ΔH 0 arr.-425,6 kJ/mol), -28 és -24 °C közötti tartományban - heptahidrát, -24 és -17,7 °C között - pentahidrát, -17,7 és -5,4 °C között - tetrahidrát (α-módosítás), -tól 5,4-12,3 °C. Oldhatósága metanolban 23,6 g/l (t = 28 °C), etanolban 14,7 g/l (t = 28 °C). NaOH 3,5H 2O (olvadáspont: 15,5 °C);

Kémiai tulajdonságok

(1) H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O (feleslegben lévő NaOH-val)

(2) H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O (savas só, 1:1 arányban)

(általában egy ilyen reakciót egy egyszerű ionegyenlettel ábrázolhatunk; a reakció hőleadással megy végbe (exoterm reakció): OH − + H 3 O + → 2H 2 O.)

  • amfoter oxidokkal, amelyek bázikus és savas tulajdonságokkal is rendelkeznek, és képesek reagálni lúgokkal, mint szilárd anyagokkal, amikor összeolvadnak:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

ugyanez a megoldásokkal:

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

(A képződött aniont tetrahidroxo-cinkát ionnak, az oldatból izolálható sót nátrium-tetrahidroxozinkátnak nevezzük. A nátrium-hidroxid más amfoter oxidokkal is hasonló reakciókon megy keresztül.)

Al(OH) 3 + 3NaOH = Na 3

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

A nátrium-hidroxidot fém-hidroxidok kicsapására használják. Például így kapunk gélszerű alumínium-hidroxidot úgy, hogy nátrium-hidroxidot alumínium-szulfáttal reagáltatnak vizes oldatban, miközben elkerüljük a lúgfelesleget és feloldjuk a csapadékot. Különösen a víz megtisztítására szolgál a kisméretű lebegő anyagoktól.

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

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

Észterek hidrolízise

A zsírok nátrium-hidroxiddal való kölcsönhatásának eredményeként szilárd szappanok keletkeznek (szappan gyártására szolgálnak), kálium-hidroxiddal pedig a zsír összetételétől függően szilárd vagy folyékony szappanokat kapnak.

HO-CH2-CH2OH + 2NaOH → NaO-CH2-CH2-ONa + 2H2O

Anód: 2Cl − - 2е − → Cl 2 - fő folyamat 2H20-2e- → O2+4H+ 6СlО - + 3Н 2 О - 6е - → 2СlО 3 - + 4Сl - + 1,5O 2 + 6Н + Katód: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − - fő folyamat ClO - + H 2 O + 2e - → Cl - + 2OH - СlО 3 - + 3Н 2 O + 6е - → Сl - + 6ОН -

A grafit- vagy szénelektródák anódként használhatók a membránelektrolizátorokban. Manapság ezeket főként a ruténium-titán-oxid bevonatú titán anódokra (ORTA anódokra) vagy más alacsony fogyasztású anódokra váltották fel.

A következő lépésben az elektrolitikus lúgot elpárologtatják, és a benne lévő NaOH-tartalmat 42-50 tömeg% kereskedelmi koncentrációra állítják be. szabványnak megfelelően.

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

Az amalgám folyamatosan áramlik az elektrolizátorból az amalgámbontóba. A lebontóba is folyamatosan nagy tisztaságú vizet juttatnak. Ebben a nátrium-amalgám egy spontán kémiai folyamat eredményeként víz hatására szinte teljesen lebomlik higany, maróoldat és hidrogén képződésével:

Na + Hg + H 2 O = NaOH + 1/2H 2 + Hg

Az így kapott maró oldat, amely kereskedelmi termék, gyakorlatilag nem tartalmaz szennyeződéseket. A higany csaknem teljesen megszabadul a nátriumtól, és visszakerül az elektrolizálóba. A hidrogént tisztítás céljából eltávolítják.

A lúgos oldat teljes tisztítása a higanymaradványoktól azonban gyakorlatilag lehetetlen, ezért ez a módszer fémhigany és gőzei szivárgásával jár.

Növekvő követelmények a környezetbiztonság A fémhigany gyártása és a magas költsége a higanyos módszer fokozatos kiszorulásához vezet a szilárd katóddal lúg előállítására szolgáló eljárások, különösen a membrán módszer által.

Megszerzésének laboratóriumi módszerei

A laboratóriumban néha kémiai módszerekkel állítják elő a nátrium-hidroxidot, de gyakrabban kis membrános vagy membrán típusú elektrolizátort használnak.

Marónátron piac

A nátrium-hidroxid világtermelése, 2005
Gyártó Termelési mennyiség, millió tonna Részesedés a világ termelésében
DOW 6.363 11.1
Occidental Chemical Company 2.552 4.4
Formosa műanyagok 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
Oroszország 1.290 2.24
Kína 9.138 15.88
Egyéb 27.559 47,87
Teljes: 57,541 100
Oroszországban a GOST 2263-79 szerint a következő márkájú marószódát gyártják:

TR - szilárd higany (pehely);

TD - tömör membrán (olvasztott);

PP - higanyoldat;

РХ - kémiai oldat;

RD - membrános megoldás.

A jelző neve TR OKP 21 3211 0400 TD OKP 21 3212 0200 RR OKP 21 3211 0100 RH 1. osztály OKP 21 3221 0530 RH 2. osztály OKP 21 3221 0540 RD Prémium minőségű OKP 21 3212 0320 RD Első osztályú OKP 21 3212 0330
Kinézet Fehér pikkelyes massza. Világos szín megengedett Fehér olvasztott massza. Világos szín megengedett Színtelen átlátszó folyadék Színtelen vagy színes folyadék. A kristályos üledék megengedett Színtelen vagy színes folyadék. A kristályos üledék megengedett Színtelen vagy színes folyadék. A kristályos üledék megengedett
A nátrium-hidroxid tömeghányada, %, nem kevesebb 98,5 94,0 42,0 45,5 43,0 46,0 44,0
Az orosz folyékony nátrium-hidroxid piac mutatói 2005-2006 között.
Vállalkozás neve 2005 ezer tonna 2006 ezer tonna részesedés 2005-ben részesedés 2006-ban
JSC "Kaustik", Sterlitamak 239 249 20 20
JSC "Kaustik", Volgograd 210 216 18 18
OJSC "Sayanskkhimplast" 129 111 11 9
LLC "Usolyekhimprom" 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
Teljes: 1184 1217 100 100
A szilárd marónátron orosz piacának mutatói 2005-2006 között.
Vállalkozás neve 2005 tonna 2006 tonna részesedés 2005-ben részesedés 2006-ban
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
Teljes: 108565 106219 100 100

Alkalmazás

Biodízel

Biodízel gyártás

Nátrium-hidroxid számos iparágban és háztartási célokra használják:

  • Marószert használnak cellulóz- és papíripar cellulóz delignifikációjához (szulfátos eljáráshoz), papír, karton, műszál, farostlemez gyártásánál.
  • Zsírok elszappanosítására szappanok, samponok és egyéb mosószerek gyártása. Az ókorban hamut adtak a vízhez a mosogatás során, és úgy tűnik, a háziasszonyok észrevették, hogy ha a hamu főzés közben a kandallóba került zsírt tartalmaz, akkor az edényeket jól elmosták. A szappanfőző (saponarius) hivatását i.sz. 385 körül említik először. e. Theodore Priscianus. Az arabok a 7. század óta készítenek szappant olajból és szódából, ma ugyanúgy készítik a szappant, mint 10 évszázaddal ezelőtt. Jelenleg a nátrium-hidroxid alapú termékeket (kálium-hidroxid hozzáadásával, 50-60 Celsius fokra melegítve, ipari mosásban használják rozsdamentes acél termékek zsírtól és egyéb olajos anyagoktól, valamint mechanikai feldolgozási maradványoktól való megtisztítására).
  • BAN BEN vegyipar- savak és savas oxidok semlegesítésére, kémiai reakciókban reagensként vagy katalizátorként, titrálási kémiai elemzésben, alumínium maratásához és tiszta fémek előállításához, olajfinomítás- olajok előállításához.
  • Biodízel üzemanyag előállításához- növényi olajokból nyerik és a hagyományos gázolaj helyettesítésére használják. A biodízel előállításához egy tömegegység alkoholt adnak kilenc tömegegység növényi olajhoz (azaz a 9:1 arányt tartják fenn), valamint egy lúgos katalizátort (NaOH). A kapott észtert (főleg linolsav) magas cetánszáma miatt jó gyúlékonyság jellemzi. A cetánszám a dízel üzemanyagok öngyulladásának feltételes mennyiségi jellemzője a motor hengerében (a benzin oktánszámával analóg). Ha az ásványi dízel üzemanyagot 50-52% mutató jellemzi, akkor a metil-éter már kezdetben 56-58% cetánnak felel meg. A biodízel előállításának alapanyaga különféle növényi olajok lehetnek: repce, szója és mások, kivéve azokat, amelyek magas palmitinsavat (pálmaolajat) tartalmaznak. Előállítása során az észterezési eljárás során glicerin is keletkezik, amelyet az élelmiszer-, kozmetikai és papíriparban használnak fel, vagy Solvay-módszerrel epiklórhidrinné dolgoznak fel.
  • Mint eltömődött csatornacsövek feloldására szolgáló szer, száraz granulátum formájában vagy gélek részeként. A nátrium-hidroxid szétszedi az eltömődést, és megkönnyíti a cső mentén való további mozgását.
  • A polgári védelemben azért gáztalanítás és semlegesítés mérgező anyagok, beleértve a szarint is, az újralégzőkészülékekben (önálló légzőkészülékben (IBA), hogy megtisztítsák a kilélegzett levegőt a szén-dioxidtól).
  • A nátrium-hidroxidot cinkkel kombinálva is használják fókuszálás céljából. Egy rézérmét nátrium-hidroxid-oldatban forralnak fel cink-fémszemcsék jelenlétében, 45 másodperc múlva a penny színe ezüstös lesz. Ezt követően a fillért eltávolítjuk az oldatból, és az égő lángjában felmelegítjük, ahol szinte azonnal „aranyszínűvé” válik. A változások oka a következő: a cinkionok nátrium-hidroxiddal reagálva (hiányban) Zn(OH) 4 2− -t képeznek, amely hevítés hatására fémcinkké bomlik és lerakódik az érme felületére. Hevítéskor a cink és a réz arany ötvözetet képez - sárgaréz.
  • A nátrium-hidroxidot a gumiabroncs formák tisztítására is használják.
  • A nátrium-hidroxidot illegális termelésre is használják metamfetaminokés egyéb gyógyszerek.
  • A főzés során: gyümölcsök és zöldségek mosására, hámozására, csokoládé és kakaó, italok, fagylalt, karamell színező gyártásánál, olajbogyó lágyítására és fekete színezésére, pékáru gyártásánál. Étrend-kiegészítőként regisztrálva E524.
    Egyes ételek nátronlúggal készülnek:
    • Lutefisk- Skandináv halétel - a szárított tőkehalat 5-6 napig áztatják maró lúgban, és lágy, zselészerű állagot kap.
    • Perec- Német perec - sütés előtt maró lúg oldatban kezelik, ami hozzájárul az egyedi ropogós kéreg kialakulásához.
  • A kozmetológiában keratinizált bőrterületek eltávolítására: szemölcsök, papillómák.

Óvintézkedések a nátrium-hidroxid kezelésekor

A nátrium-hidroxid maró és maró hatású. A második veszélyességi osztályba tartozó anyagokhoz tartozik. Ezért óvatosan kell dolgozni vele. Bőrrel, nyálkahártyákkal és szemmel való érintkezés esetén súlyos vegyi égési sérülések keletkeznek. A szemmel való érintkezés visszafordíthatatlan elváltozásokat okoz a látóidegben (sorvadás), és ennek eredményeként látásvesztést okoz. Ha a nyálkahártya maró lúggal érintkezik, az érintett területet folyó vízzel, bőrrel való érintkezés esetén pedig gyenge ecetsavoldattal le kell öblíteni. A maró nátriummal végzett munka során a következő védőfelszerelés javasolt: vegyi fröccsenő védőszemüveg a szem védelmére, gumikesztyű vagy gumírozott felületű kesztyű a kéz és a test védelme érdekében - vegyszerálló, vinil vagy gumírozott öltönyökkel impregnált ruha .

A nátrium-hidroxid MPC-értéke levegőben 0,5 mg/m³.

Irodalom

  • Általános kémiai technológia. Szerk. I. P. Mukhlenova. Tankönyv az egyetemek kémiai-technológiai szakterületei számára. - M.: Felsőiskola.
  • Az általános kémia alapjai, 3. kötet, B. V. Nekrasov. - M.: Kémia, 1970.
  • Általános kémiai technológia. Furmer I. E., Zaitsev V. N. - M.: Felsőiskola, 1978.
  • Az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériumának 2003. március 28-i N 126-os rendelete „A káros termelési tényezők jegyzékének jóváhagyásáról, amelyek hatására a tej vagy más azzal egyenértékű élelmiszerek fogyasztása megelőző célokra ajánlott”.
  • Az Orosz Föderáció Állami Egészségügyi Főorvosának 2003. április 4-i határozata N 32 „A hatálybalépésről Egészségügyi szabályokárufuvarozás megszervezésére vasúti szállítás. SP 2.5.1250-03".
  • 1997. július 21-i N 116-FZ szövetségi törvény „A veszélyes termelő létesítmények ipari biztonságáról” (a 2006. december 18-i módosítással).
  • Az Orosz Föderáció Természeti Erőforrások Minisztériumának 2002. december 2-i N 786 „A hulladékok szövetségi osztályozási katalógusának jóváhagyásáról” szóló rendelete (2003. július 30-án módosított és kiegészítve).
  • A Szovjetunió Állami Munkaügyi Bizottságának 1974. október 25-i határozata N 298/P-22 „A veszélyes munkakörülményekkel rendelkező iparágak, műhelyek, szakmák és beosztások jegyzékének jóváhagyásáról, amelyekben a munkavégzés pótszabadságra és rövidített munkavégzésre jogosít nap” (1991. május 29-i módosítás).
  • Az orosz munkaügyi minisztérium 1999. július 22-i N 26 határozata „A speciális ruházati cikkek, speciális lábbelik és egyéb egyéni védőeszközök vegyipari dolgozók számára történő ingyenes kiadására vonatkozó szabványos ipari szabványok jóváhagyásáról”.
  • Az Orosz Föderáció Állami Egészségügyi Főorvosának 2003. május 30-i N 116 határozata a GN 2.1.6.1339-03 „A szennyező anyagok közelítő biztonságos expozíciós szintjei (SAEL) végrehajtásáról légköri levegő lakott területek.” (2005. november 3-i módosítás).

Nátrium az alkálifémekhez tartozik, és a PSE első csoportjának fő alcsoportjában található. DI. Mengyelejev. Atomjának külső energiaszintjén, az atommagtól viszonylag nagy távolságra van egy elektron, amelyet az alkálifém atomok meglehetősen könnyen feladnak, egyszeres töltésű kationokká alakulva; Ez magyarázza az alkálifémek igen magas kémiai aktivitását.

A lúgos vegyületek előállításának általános módszere az olvadt sók (általában kloridok) elektrolízise.

A nátriumot, mint alkálifémet alacsony keménység, alacsony sűrűség és alacsony olvadáspont jellemzi.

A nátrium az oxigénnel kölcsönhatásba lépve túlnyomórészt nátrium-peroxidot képez

2 Na + O2 Na2O2

A peroxidok és szuperoxidok feleslegben lévő alkálifém redukálásával a következő oxidok állíthatók elő:

Na2O2 + 2 Na 2 Na2O

A nátrium-oxidok vízzel reagálva hidroxidot képeznek: Na2O + H2O → 2 NaOH.

A peroxidokat a víz teljesen hidrolizálja lúggá: Na2O2 + 2 HOH → 2 NaOH + H2O2

Mint minden alkálifém, a nátrium is erős redukálószer, és heves reakcióba lép számos nemfémmel (kivéve a nitrogént, jódot, szenet, nemesgázokat):

Izzó kisülésben rendkívül rosszul reagál nitrogénnel, nagyon instabil anyagot képezve - nátrium-nitridet

Híg savakkal reagál, mint egy közönséges fém:

Tömény oxidáló savakkal redukciós termékek szabadulnak fel:

Nátrium-hidroxid A NaOH (lúg) erős kémiai bázis. Az iparban a nátrium-hidroxidot kémiai és elektrokémiai módszerekkel állítják elő.

Az előállítás kémiai módszerei:

Mész, amely a szódaoldat és a mésztej kölcsönhatását jelenti körülbelül 80 °C hőmérsékleten. Ezt a folyamatot kausztifikációnak nevezik; a reakción megy keresztül:

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

Ferrites, amely két szakaszból áll:

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

Elektrokémiailag a nátrium-hidroxidot halit (főleg nátrium-klorid NaCl-ből álló ásvány) oldatának elektrolízisével állítják elő, hidrogén és klór egyidejű előállításával. Ez a folyamat a következő összefoglaló képlettel ábrázolható:

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

A nátrium-hidroxid reagál:

1) semlegesítés:

NaOH + HCl → NaCl + H2O

2) oldatban lévő sók cseréje:

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

3) reagál nemfémekkel

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O

4) reagál fémekkel

2Al + 2NaOH + 6H 2O → 3H2 + 2Na

A nátrium-hidroxidot széles körben használják különféle iparágakban, például a cellulózgyártásban, a szappangyártás során a zsírok elszappanosítására; kémiai reakciók katalizátoraként a dízel üzemanyag előállítása során stb.

Nátrium-karbonát Előállítása vagy Na 2 CO 3 (szódabikarbóna), vagy Na 2 CO 3 *10H 2 O kristályos hidrát (kristályos szóda), vagy bikarbonát NaHCO 3 (szódabikarbóna) formájában.

A szódát leggyakrabban ammónium-klorid módszerrel állítják elő, a reakció alapján:

NaCl + NH 4 HCO 3 ↔NaHCO 3 + NH4Cl

Számos iparág fogyaszt nátrium-karbonátot: vegyipar, szappan, cellulóz és papír, textil, élelmiszer stb.

· Óvintézkedések a nátrium-hidroxid kezelésére · Irodalom ·

A nátrium-hidroxid iparilag kémiai és elektrokémiai módszerekkel állítható elő.

A nátrium-hidroxid előállításának kémiai módszerei

NAK NEK kémiai módszerek A nátrium-hidroxid előállítása magában foglalja a meszes és ferrites anyagokat.

A nátrium-hidroxid előállításának kémiai módszereinek jelentős hátrányai vannak: sok energiahordozót fogyasztanak el, és a keletkező nátronlúg erősen szennyezett szennyeződésekkel.

Mára ezeket a módszereket szinte teljesen felváltották az elektrokémiai gyártási módszerek.

Mész módszer

A nátrium-hidroxid előállítására szolgáló meszes eljárás során szódaoldatot oltott mésszel reagáltatnak körülbelül 80 °C hőmérsékleten. Ezt a folyamatot kausztifikációnak nevezik; a reakción megy keresztül:

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

A reakció nátrium-hidroxid oldatát és kalcium-karbonát csapadékot eredményez. A kalcium-karbonátot elválasztjuk az oldattól, amelyet bepárolunk, így körülbelül 92 tömeg% olvadt terméket kapunk. NaOH. Ezután a NaOH-t megolvasztják és vasdobokba öntik, ahol megkeményedik.

Ferrit módszer

A nátrium-hidroxid előállítására szolgáló ferrit módszer két lépésből áll:

  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

Az 1. reakció a szóda szinterezésének folyamata vas-oxiddal 1100-1200 °C hőmérsékleten. Ezenkívül szinterezett nátrium-ferrit képződik, és szén-dioxid szabadul fel. Ezután a pogácsát vízzel kezeljük (kioldjuk) a 2. reakció szerint; nátrium-hidroxid oldatot és Fe 2 O 3 *xH 2 O csapadékot kapunk, amelyet az oldattól való elválasztás után visszavezetünk a folyamatba. A kapott lúgos oldat körülbelül 400 g/l NaOH-t tartalmaz. Bepároljuk, így a tömeg körülbelül 92%-át tartalmazó terméket kapunk. NaOH-t, majd szilárd terméket kapunk granulátum vagy pehely formájában.

Elektrokémiai módszerek nátrium-hidroxid előállítására

Elektrokémiai úton nátrium-hidroxidot kapunk halit oldatok elektrolízise(főleg nátrium-klorid NaCl-ből álló ásvány) hidrogén és klór egyidejű termelésével. Ez a folyamat a következő összefoglaló képlettel ábrázolható:

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

A maró lúgot és a klórt három elektrokémiai módszerrel állítják elő. Ezek közül kettő a szilárd katódos elektrolízis (membrános és membrános módszerek), a harmadik a folyékony higanykatódos elektrolízis (higanyos módszer).

A világ gyártási gyakorlatában a klór és a nátronlúg előállítására mindhárom módszert alkalmazzák, nyilvánvaló tendencia a membránelektrolízis részarányának növelése.

Oroszországban az összes előállított marószóda körülbelül 35%-át higanykatódos elektrolízissel, 65%-át pedig szilárd katódos elektrolízissel állítják elő.

Membrán módszer

Egy régi membrános elektrolizátor rajza klór és lúgok előállítására: A- anód, BAN BEN- szigetelők, VAL VEL- katód, D- gázokkal töltött tér (az anód felett - klór, a katód felett - hidrogén), M- rekesznyílás

Az elektrokémiai eljárások közül a legegyszerűbb a folyamatszervezés és az elektrolizátor építőanyagai szempontjából a nátrium-hidroxid előállítására szolgáló membrános módszer.

A membrános elektrolizátorban lévő sóoldat folyamatosan az anódtérbe kerül, és átfolyik, általában egy acél katódhálóra bevont azbeszt membránon, amelyhez bizonyos esetekben kis mennyiségű polimer szálat adnak.

Sok elektrolizáló kivitelben a katód teljesen bemerül egy anolitréteg alá (az anódtérből származó elektrolit), és a katódracson felszabaduló hidrogént gázkivezető csövek segítségével távolítják el a katód alól anélkül, hogy a membránon keresztül behatolna az anódba. tér az ellenáram miatt.

Az ellenáramlás nagyon fontos jellemzője a membrános elektrolizátor kialakításának. Az anódtérből egy porózus membránon keresztül a katódtérbe irányított ellenáramnak köszönhetően lehetővé válik a lúgok és a klór elkülönített előállítása. Az ellenáramú áramlást úgy tervezték, hogy megakadályozza az OH - ionok diffúzióját és migrációját az anódtérbe. Ha az ellenáram nem elegendő, akkor az anódtérben nagy mennyiségben hipoklorit ion (ClO -) kezd képződni, amely az anódon oxidálódhat ClO 3 - klorátionná. A klorátion képződése súlyosan csökkenti a klóráram hozamát, és a nátrium-hidroxid előállításának ezen eljárásának egyik fő mellékterméke. Az oxigén felszabadulása is káros, ami ráadásul az anódok tönkremeneteléhez vezet, és ha szénanyagból készülnek, akkor foszgén szennyeződések kerülhetnek a klórba.

Anód: 2Cl - 2e → Cl 2 - fő folyamat 2H20-2e- → O2+4H+ Katód: 2H 2O + 2e → H2 + 2OH - fő folyamat ClO - + H 2 O + 2e - → Cl - + 2OH - СlО 3 - + 3Н 2 O + 6е - → Сl - + 6ОН -

A grafit- vagy szénelektródák anódként használhatók a membránelektrolizátorokban. Manapság ezeket főként a ruténium-titán-oxid bevonatú titán anódokra (ORTA anódokra) vagy más alacsony fogyasztású anódokra váltották fel.

A következő lépésben az elektrolitikus lúgot elpárologtatják, és a benne lévő NaOH-tartalmat 42-50 tömeg% kereskedelmi koncentrációra állítják be. szabványnak megfelelően.

A konyhasó, nátrium-szulfát és egyéb szennyeződések, ha koncentrációjuk az oldatban az oldhatósági határ fölé emelkedik, kicsapódnak. A maró lúgos oldatot dekantáljuk az üledékről, és késztermékként raktárba szállítjuk, vagy a bepárlási lépést folytatjuk, hogy szilárd terméket kapjunk, majd megolvad, pelyhesedik vagy granulálódik.

A fordított sót, vagyis az üledékké kristályosodott konyhasót visszavezetik a folyamatba, és ebből készítik elő az úgynevezett fordított sóoldatot. A szennyeződések oldatokban való felhalmozódásának elkerülése érdekében a szennyeződéseket a fordított sóoldat elkészítése előtt el kell választani.

Az anolitveszteséget a sórétegek földalatti kilúgozásával nyert friss sóoldat hozzáadásával kompenzálják, ásványi sóoldattal, például bischofittal, amelyet előzőleg megtisztítottak a szennyeződésektől, vagy a halit feloldásával. A visszatérő sóoldattal való keverés előtt a friss sóoldatot megtisztítják a mechanikai szuszpenzióktól és a kalcium- és magnéziumionok jelentős részétől.

A keletkező klórt elválasztják a vízgőztől, összenyomják és klórtartalmú termékek előállítására vagy cseppfolyósításra szállítják.

Viszonylagos egyszerűsége és alacsony költsége miatt a nátrium-hidroxid előállítására szolgáló membrános eljárást jelenleg széles körben alkalmazzák az iparban.

Membrán módszer

A nátrium-hidroxid előállítására szolgáló membrán módszer a legenergiahatékonyabb, ugyanakkor nehezen megszervezhető és működtethető.

Az elektrokémiai folyamatok szempontjából a membránmódszer hasonló a membrános módszerhez, de az anód- és katódteret teljesen elválasztja egy anionok számára át nem eresztő kationcserélő membrán. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően tisztább folyadékok nyerhetők, mint a membrános módszernél. Ezért a membránelektrolizátorban, a membrános elektrolizátorral ellentétben, nem egy áramlás van, hanem kettő.

A membrános módszerhez hasonlóan sóoldat áramlása lép be az anódtérbe. És a katódban - ionmentesített víz. A katódtérből kimerült anolit áramlik, amely hipoklorit és klorát ionokat és klórt is tartalmaz, az anódos térből pedig lúg és hidrogén áramlik, gyakorlatilag szennyeződésektől mentesen és közel a kereskedelmi koncentrációhoz, ami csökkenti az elpárologtatásukhoz szükséges energiaköltségeket. és a tisztítás.

A membránelektrolízissel előállított lúg csaknem olyan jó minőségű, mint a higanykatódos módszerrel előállított lúg, és lassan felváltja a higanymódszerrel előállított lúgot.

Ezzel egyidejűleg az etetősóoldatot (friss és újrahasznosított) és a vizet előzetesen megtisztítják az esetleges szennyeződésektől. Az ilyen alapos tisztítást a polimer kationcserélő membránok magas költsége és a betáplált oldatban lévő szennyeződésekkel szembeni érzékenységük határozza meg.

Ezen túlmenően az ioncserélő membránok korlátozott geometriai formája, valamint alacsony mechanikai szilárdsága és hőstabilitása nagyrészt meghatározza a membránelektrolízis berendezések viszonylag összetett felépítését. Ugyanebből az okból kifolyólag a membránrendszerekhez a legkifinomultabb automatikus felügyeleti és vezérlőrendszerekre van szükség.

A membrán elektrolizátor diagramja.

Higanyos módszer folyékony katóddal

A lúgok előállításának elektrokémiai módszerei közül a legtöbb hatékony mód Higanykatóddal végzett elektrolízis. A folyékony higanykatóddal elektrolízissel nyert folyadékok sokkal tisztábbak, mint a membrános módszerrel nyert folyadékok (egyes iparágakban ez kritikus). Például a mesterséges szálak gyártásánál csak nagy tisztaságú maróanyag használható), és a membránmódszerhez képest a higanymódszerrel történő lúggyártás folyamatának megszervezése sokkal egyszerűbb.

A higanyelektrolizátor vázlata.

A higanyelektrolízis berendezés egy elektrolizátorból, egy amalgámbontóból és egy higanyszivattyúból áll, amelyek higanyvezető kommunikációval vannak összekötve.

Az elektrolizátor katódja egy szivattyú által szivattyúzott higanyáram. Anódok - grafit, szén vagy alacsony kopás (ORTA, TDMA vagy mások). A higannyal együtt az asztali só betáplált árama folyamatosan áramlik át az elektrolizátoron.

Az anódnál az elektrolitból származó klórionok oxidálódnak, és klór szabadul fel:

2Cl - 2e → Cl 2 0 - fő folyamat 2H20-2e- → O2+4H+ 6СlО - + 3Н 2 О - 6е - → 2СlО 3 - + 4Сl - + 1,5O 2 + 6Н +

A klórt és az anolitot eltávolítják az elektrolizátorból. Az elektrolizálóból kilépő anolitot ráadásul friss halittal telítik, a vele bevitt, valamint az anódokból és szerkezeti anyagokból kimosott szennyeződéseket eltávolítják belőle, és visszavezetik elektrolízisre. Telítés előtt a benne oldott klórt eltávolítják az anolitból.

A katódon a nátriumionok redukálódnak, amelyek gyenge nátrium-oldatot képeznek higanyban (nátrium-amalgám):

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

Az amalgám folyamatosan áramlik az elektrolizátorból az amalgámbontóba. A lebontóba is folyamatosan nagy tisztaságú vizet juttatnak. Ebben a nátrium-amalgám egy spontán kémiai folyamat eredményeként víz hatására szinte teljesen lebomlik higany, maróoldat és hidrogén képződésével:

Na + Hg + H 2 O = NaOH + 1/2H 2 + Hg

Az így kapott maró oldat, amely kereskedelmi termék, gyakorlatilag nem tartalmaz szennyeződéseket. A higany csaknem teljesen megszabadul a nátriumtól, és visszakerül az elektrolizálóba. A hidrogént tisztítás céljából eltávolítják.

A lúgos oldat teljes tisztítása a higanymaradványoktól azonban gyakorlatilag lehetetlen, ezért ez a módszer fémhigany és gőzei szivárgásával jár.

A termelés környezetbiztonsági követelményeinek növekedése és a fémhigany magas költsége a higanymódszer fokozatos kiszorításához vezet a szilárd katódos lúggyártás módszereivel, különösen a membrános módszerrel.

Megszerzésének laboratóriumi módszerei

A laboratóriumban néha kémiai módszerekkel állítják elő a nátrium-hidroxidot, de gyakrabban kis membrános vagy membrán típusú elektrolizátort használnak.

Hasonló hozzászólások