Reja: Natriy gidroksidni olishning kimyoviy usullari

Kaustik soda olish. Natriy gidroksid, uning fizik va kimyoviy xossalari
Reja:

1.Natriy gidroksidni olishning kimyoviy usullari.

2.Ohak usuli.
3.Ferritik usul.
4.Natriy gidroksidni olishning elektrokimyoviy usullari.
5.Diafragma usuli.
6.Membran usuli.
7.Simob suyuq katod usuli.
8.Olishning laboratoriya usullari.

Natriy gidroksidi sanoatda kimyoviy va elektrokimyoviy usullar bilan ishlab chiqarilishi mumkin.

Natriy gidroksidni olishning kimyoviy usullari

Natriy gidroksidni olishning kimyoviy usullariga ohak va ferritik kiradi.

Natriy gidroksidi ishlab chiqarishning kimyoviy usullari sezilarli kamchiliklarga ega: ko'plab energiya tashuvchilar iste'mol qilinadi, natijada kostik soda aralashmalar bilan kuchli ifloslangan.

Bugungi kunda bu usullar deyarli butunlay elektrokimyoviy ishlab chiqarish usullari bilan almashtirildi.

Ohak usuli

Natriy gidroksidni olishning ohak usuli taxminan 80 ° C haroratda soda eritmasining o'chirilgan ohak bilan o'zaro ta'siridan iborat. Bu jarayon kaustikizatsiya deb ataladi; bu reaktsiyaga asoslanadi:

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

Reaksiya natijasida natriy gidroksid eritmasi va kaltsiy karbonat cho'kmasi hosil bo'ladi. Kaltsiy karbonat eritmadan ajratiladi, u massaning taxminan 92% ni o'z ichiga olgan erigan mahsulotni olish uchun bug'lanadi. NaOH. NaOH eritilib, temir barabanlarga quyilgandan so'ng, u erda qattiqlashadi.

Ferritik usul

Natriy gidroksid ishlab chiqarishning ferrit usuli ikki bosqichdan iborat:

Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 = 2NaFeO 2 + CO 22NaFeO 2 + xH 2 O = 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 O

1-reaktsiya sodali suvni 1100-1200 ° S haroratda temir oksidi bilan sinterlash jarayonidir. Bundan tashqari, dog' hosil bo'ladi - natriy ferrit va karbonat angidrid chiqariladi. Keyinchalik, pirojnoe 2-reaksiyaga muvofiq suv bilan ishlov beriladi (suvlanadi); natriy gidroksid eritmasi va Fe 2 O 3 * xH 2 O cho'kmasi olinadi, u eritmadan ajratilgandan so'ng jarayonga qaytariladi. Olingan gidroksidi eritmasi taxminan 400 g / l NaOH o'z ichiga oladi. Taxminan 92% massani o'z ichiga olgan mahsulotni olish uchun bug'lanadi. NaOH, so'ngra granulalar yoki bo'laklar shaklida qattiq mahsulot olinadi.

Natriy gidroksidni olishning elektrokimyoviy usullari

Elektrokimyoviy yo'l bilan natriy gidroksid olinadi galit eritmalarini elektroliz qilish(asosan natriy xloriddan tashkil topgan mineral) vodorod va xlorning bir vaqtning o'zida ishlab chiqarilishi bilan. Ushbu jarayonni umumiy formula bilan ifodalash mumkin:

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

Kaustik gidroksidi va xlor uchta elektrokimyoviy usulda ishlab chiqariladi. Ulardan ikkitasi qattiq katod bilan elektroliz (diafragma va membrana usullari), uchinchisi suyuq simob katodi bilan elektroliz (simob usuli).

Jahon sanoat amaliyotida xlor va gidroksidi olishning barcha uchta usuli membrana elektrolizining ulushini oshirishga aniq tendentsiya bilan qo'llaniladi.

Rossiyada barcha ishlab chiqarilgan kaustik sodaning taxminan 35% simob katodi bilan elektroliz va 65% qattiq katod bilan elektroliz orqali ishlab chiqariladi.

Diafragma usuli

Xlor va gidroksidi ishlab chiqarish uchun eski diafragma elektrolizatorining diagrammasi: A- anod, V- izolyatorlar, BILAN- katod, D- gazlar bilan to'ldirilgan bo'shliq (anod ustida - xlor, katod ustida - vodorod), M- diafragma

Elektrolizator uchun jarayon va strukturaviy materiallarni tashkil qilish nuqtai nazaridan elektrokimyoviy usullardan eng oddiyi natriy gidroksidni olish uchun diafragma usuli hisoblanadi.

Diafragma elektrolizatoridagi tuz eritmasi doimiy ravishda anod bo'shlig'iga oziqlanadi va odatda po'lat katod panjarasiga qo'llaniladigan asbest diafragma orqali oqib o'tadi, ba'zi hollarda esa, u ichiga kirmaydi. ko'p miqdorda polimer tolalari.

Elektrolizatorlarning ko'pgina konstruktsiyalarida katod anolit qatlami ostiga to'liq botiriladi (anod bo'shlig'idan elektrolitlar) va katod panjarasida chiqarilgan vodorod diafragma orqali kirmasdan gaz chiqarish quvurlari orqali katod ostidan chiqariladi. qarshi oqim tufayli anod bo'shlig'i.

Qarama-qarshi oqim - juda muhim xususiyat diafragma elektroliz qurilmalari. Anod bo'shlig'idan katod bo'shlig'iga g'ovakli diafragma orqali yo'naltirilgan qarama-qarshi oqim tufayli lye va xlorni alohida olish mumkin bo'ladi. Qarshi oqim oqimi OH - ionlarining anod bo'shlig'iga tarqalishi va migratsiyasiga qarshi turish uchun mo'ljallangan. Agar qarama-qarshi oqim miqdori etarli bo'lmasa, anod bo'shlig'ida gipoxlorit ioni (ClO -) ko'p miqdorda shakllana boshlaydi, keyinchalik u anodda ClO 3 - xlorat ioniga oksidlanishi mumkin. Xlorat ionining hosil bo'lishi xlor oqimining samaradorligini sezilarli darajada pasaytiradi va natriy gidroksid ishlab chiqarishning ushbu usulida asosiy qo'shimcha mahsulot hisoblanadi. Kislorodning chiqishi ham zararli bo'lib, bu, qo'shimcha ravishda, anodlarning yo'q qilinishiga va agar ular uglerodli materiallardan yasalgan bo'lsa, xlorga fosgen aralashmalarining kirib kelishiga olib keladi.

Anod: 2Cl - 2e → Cl 2 - asosiy jarayon 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H + Katod: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - asosiy jarayon SlO - + N 2 O + 2e - → Sl - + 2ON - SlO 3 - + 3N 2 O + 6e - → Sl - + 6OH -

Diafragma elektrolizatorlarida anod sifatida grafit yoki uglerod elektrodlaridan foydalanish mumkin. Bugungi kunda ular asosan rutenium-titanium oksidi qoplamali (ORTA anodlari) yoki boshqa kam iste'mol qilinadigan titaniumli anodlar bilan almashtirildi.

Keyingi bosqichda elektrolitik lyuk bug'lanadi va undagi NaOH miqdori 42-50% massa kontsentratsiyasiga keltiriladi. standartga muvofiq.

Tuz, natriy sulfat va boshqa aralashmalar, ularning eritmadagi konsentratsiyasi eruvchanlik chegarasidan oshib ketganda, cho'kadi. Kaustik gidroksidi eritmasi cho'kindidan chiqariladi va tayyor mahsulot sifatida omborga o'tkaziladi yoki qattiq mahsulot olish uchun bug'lanish bosqichi davom ettiriladi, so'ngra eritiladi, parchalanadi yoki granulyatsiya qilinadi.

Teskari, ya'ni cho'kmaga kristallangan osh tuzi jarayonga qaytib, undan teskari sho'r deb atalmish tayyorlang. Undan, eritmalarda aralashmalar to'planishiga yo'l qo'ymaslik uchun, qaytib sho'r tayyorlashdan oldin, aralashmalar ajratiladi.

Anolitning yo'qolishi tuz qatlamlarini er osti yuvish natijasida olingan yangi sho'r suvni qo'shish, bishofit kabi mineral sho'rlarni qo'shish orqali to'ldiriladi, ilgari aralashmalardan tozalangan yoki galitni eritib yuboradi. Yangi sho'r suv, uni teskari sho'r bilan aralashtirishdan oldin, mexanik suspenziyalardan va kaltsiy va magniy ionlarining muhim qismidan tozalanadi.

Olingan xlor suv bug'idan ajratiladi, siqiladi va xlor o'z ichiga olgan mahsulotlar ishlab chiqarish yoki suyultirish uchun beriladi.

Nisbatan soddaligi va arzonligi tufayli natriy gidroksidni ishlab chiqarish uchun diafragma usuli hali ham sanoatda keng qo'llaniladi.

Membran usuli

Natriy gidroksidi ishlab chiqarish uchun membrana usuli eng tejamkor energiya hisoblanadi, shu bilan birga uni tashkil qilish va ishlatish qiyin.

Elektrokimyoviy jarayonlar nuqtai nazaridan membrana usuli diafragma usuliga o'xshaydi, ammo anod va katod bo'shliqlari anionlarni o'tkazmaydigan kation almashinadigan membrana bilan to'liq ajratilgan. Bu mulk tufayli u bo'ladi olish mumkin diafragma usuliga qaraganda tozaroq, likyorlar. Shuning uchun membrana elektrolizatorida, diafragmadan farqli o'laroq, bitta oqim emas, balki ikkita oqim mavjud.

recommended by

LIBERTEX

Получи до $200 в акциях McDonalds, как бонус!

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Diafragma usulida bo'lgani kabi, anod bo'shlig'iga tuz eritmasi oqimi kiradi. Va katodda - deionizatsiyalangan suv. Katod bo'shlig'idan, shuningdek, gipoxlorit va xlorat ionlari va xlor aralashmalarini o'z ichiga olgan zaiflashgan anolit oqimi oqib chiqadi va anod bo'shlig'idan - ishqor va vodorod, deyarli aralashmalarsiz va sanoat konsentratsiyasiga yaqin bo'lib, energiya sarfini kamaytiradi. ularning bug'lanishi va tozalanishi uchun.

Membran elektrolizi natijasida olingan gidroksidi simob katodidan foydalangan holda olinganidan deyarli sifat jihatidan kam emas va simob usuli bilan olingan ishqorni asta-sekin almashtiradi.

Shu bilan birga, oziqlantiruvchi tuz eritmasi (ham yangi, ham aylanma) va suv har qanday aralashmalardan iloji boricha tozalanadi. Ushbu to'liq tozalash polimerik kation almashinuvi membranalarining yuqori narxi va ularning ozuqa eritmasidagi aralashmalarga nisbatan zaifligi bilan belgilanadi.

Bundan tashqari, cheklangan geometrik shakli va qo'shimcha ravishda, ion almashinadigan membranalarning past mexanik kuchi va termal barqarorligi, aksariyat hollarda membrana elektroliz zavodlarining nisbatan murakkab konstruktsiyalarini aniqlaydi. Xuddi shu sababga ko'ra, membrana zavodlari eng murakkab avtomatik monitoring va boshqaruv tizimlarini talab qiladi.

Jinsiy quvvatni oshiruvchi oddiy usul

Сила Сулеймана

Yotishdan oldin bitta osh qoshiq: Bir oyda minus 27 kg!

Slimmer

Membran elektrolizatori diagrammasi.Simob suyuq katod usuli

Ishqorlarni ishlab chiqarishning elektrokimyoviy usullari orasida eng ko'p samarali usul simob katodi bilan elektrolizdir. Suyuq simob katodi bilan elektroliz orqali olingan ishqorlar diafragma usuli bilan olinganlarga qaraganda ancha toza (ba'zi sanoat tarmoqlari uchun bu juda muhimdir). Masalan, sun'iy tolalar ishlab chiqarishda faqat yuqori toza kaustikdan foydalanish mumkin) va membrana usuli bilan solishtirganda, simob usuli bilan ishqor olish jarayonini tashkil etish ancha sodda.

Simob hujayra diagrammasi.

Simob elektrolizi uchun o'rnatish simob o'tkazuvchi kommunikatsiyalar bilan o'zaro bog'langan elektrolizator, amalgam parchalanuvchi va simob nasosidan iborat.

Elektrolizatorning katodi nasos bilan pompalanadigan simob oqimidir. Anodlar - grafit, uglerod yoki kam eskirish (ORTA, TDMA yoki boshqalar). Simob bilan birgalikda elektrolizator orqali natriy xlorid oqimi doimiy ravishda oqadi.

Anodda xlor ionlari elektrolitdan oksidlanadi va xlor ajralib chiqadi:

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

Xlor va anolit elektrolizatordan chiqariladi. Elektrolizatordan chiqadigan anolit yangi galit bilan to'yingan bo'lib, u bilan kiritilgan aralashmalar undan chiqariladi va qo'shimcha ravishda anodlar va strukturaviy materiallardan yuviladi va elektrolizga qaytariladi. Qo'shimcha to'yinganlikdan oldin unda erigan xlor anolitdan olinadi.

Katodda natriy ionlari kamayadi, ular simobdagi natriyning kuchsiz eritmasini (natriy amalgam) hosil qiladi:

Na + + e = Na 0 nNa + + nHg = Na + Hg

Amalgama elektrolizatordan amalgam parchalovchiga uzluksiz oqadi. Dekompozitor ham doimiy ravishda yuqori darajada tozalangan suv bilan ta'minlanadi. Spontan natijasida natriy amalgam o'z ichiga oladi kimyoviy jarayon simob, kaustik eritma va vodorod hosil bo'lishi bilan deyarli butunlay suv bilan parchalanadi:

recommended by

LIBERTEX

Получи до $200 в акциях McDonalds, как бонус!

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

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

Shu tarzda olingan, tijorat mahsuloti bo'lgan gidroksidi eritmada deyarli aralashmalar mavjud emas. Simob natriydan deyarli butunlay ozod va elektrolizatorga qaytariladi. Vodorod tozalash uchun chiqariladi.

Biroq, gidroksidi eritmani simob qoldiqlaridan to'liq tozalash deyarli mumkin emas, shuning uchun bu usul metall simob va uning bug'larining oqishi bilan bog'liq.

Ishlab chiqarishning ekologik xavfsizligi va metall simobning yuqori narxiga bo'lgan ortib borayotgan talablar simob usulini qattiq katod bilan gidroksidi ishlab chiqarish usullari, ayniqsa membrana usuli bilan bosqichma-bosqich almashtirishga olib keladi.

Olishning laboratoriya usullari

Laboratoriyada ba'zan natriy gidroksid olinadi kimyoviy vositalar bilan, lekin ko'pincha diafragma yoki membrana tipidagi kichik elektrolizator ishlatiladi.

· Kimyoviy xossalari · Natriy ionlarini sifat jihatidan aniqlash · Tayyorlash usullari · Kaustik soda bozori · Qo'llanilishi · Natriy gidroksid bilan ishlashda ehtiyot choralari · Adabiyot va middot

Natriy gidroksidi (kaustik gidroksidi) - kuchli kimyoviy asos(kuchli asoslarga gidroksidlar kiradi, ularning molekulalari suvda butunlay ajraladi), bularga Ia va IIa kichik guruhlari ishqoriy va gidroksidi tuproqli metallarning gidroksidlari kiradi. davriy tizim D.I.Mendeleyev, KOH (kaustik kaliy), Ba (OH) 2 (kaustik barit), LiOH, RbOH, CsOH. Ishqoriylik (asoslik) metallning valentligi, tashqi elektron qobig'ining radiusi va elektrokimyoviy faolligi bilan belgilanadi: elektron qobiqning radiusi qanchalik katta bo'lsa (seriya raqami bilan ortadi), metall elektronlardan osonroq voz kechadi va uning elektrokimyoviy faolligi qanchalik baland bo'lsa va element chap tomonda joylashgan bo'ladi elektrokimyoviy qator metallarning faolligi, bunda vodorodning faolligi nolga teng.

NaOH ning suvli eritmalari kuchli ishqoriy reaksiyaga ega (pH 1% eritma = 13). Eritmalarda ishqorlarni aniqlashning asosiy usullari gidroksid ioniga (OH), (fenolftalein bilan - malina rangi va metil apelsin (metil apelsin) - sariq rang) reaktsiyalaridir. Eritmada gidroksid ionlari qancha ko'p bo'lsa, ishqor shunchalik kuchli va indikatorning rangi shunchalik kuchli bo'ladi.