4 разтвор на натриев хидроксид. Пазар на сода каустик

· Предпазни мерки при работа с натриев хидроксид · Литература ·

Натриевият хидроксид може да се произвежда промишлено чрез химични и електрохимични методи.

Химични методи за получаване на натриев хидроксид

Да се химични методипроизводството на натриев хидроксид включва варовити и феритни.

Химическите методи за производство на натриев хидроксид имат значителни недостатъци: изразходват се много енергийни носители, което се получава натриев хидроксидсилно замърсени с примеси.

Днес тези методи са почти напълно изместени от електрохимичните производствени методи.

вар метод

Варовият метод за производство на натриев хидроксид се състои във взаимодействието на разтвор на сода с гасена вар при температура около 80 ° C. Този процес се нарича каустикация; преминава през реакцията:

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

В резултат на реакцията се получава разтвор на натриев хидроксид и утайка от калциев карбонат. Калциевият карбонат се отделя от разтвора, който се изпарява, за да се получи стопен продукт, съдържащ около 92% от масата. NaOH. След като NaOH се разтопи и се излива в железни варели, където се втвърдява.

феритен метод

Феритният метод за производство на натриев хидроксид се състои от два етапа:

1. Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 \u003d 2NaFeO 2 + CO 2
2. 2NaFeO 2 + xH 2 O \u003d 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 O

Реакция 1 е процесът на синтероване на калцинирана сода с железен оксид при температура 1100-1200 °C. Освен това се образува натриево петно ​​и се отделя въглероден диоксид. След това утайката се обработва (излугва) с вода съгласно реакция 2; се получава разтвор на натриев хидроксид и утайка от Fe 2 O 3 * xH 2 O, която след отделянето му от разтвора се връща в процеса. Полученият алкален разтвор съдържа около 400 g/l NaOH. Изпарява се до получаване на продукт, съдържащ около 92% от масата. NaOH и след това се получава твърд продукт под формата на гранули или люспи.

Електрохимични методи за получаване на натриев хидроксид

Електрохимично се получава натриев хидроксид електролиза на халитни разтвори(минерал, състоящ се главно от трапезна сол NaCl) с едновременното производство на водород и хлор. Този процес може да бъде представен с обобщената формула:

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

Разяждащият алкали и хлор се произвеждат чрез три електрохимични метода. Два от тях са електролиза с твърд катод (диафрагмен и мембранен метод), третият е електролиза с течен живачен катод (живачен метод).

В света индустриална практикаизползват се и трите метода за производство на хлор и каустик, с ясна тенденция за увеличаване на дела на мембранната електролиза.

В Русия приблизително 35% от целия произведен каустик се произвежда чрез електролиза с живачен катод и 65% чрез електролиза с твърд катод.

диафрагмен метод

Схема на стара диафрагмена електролитна клетка за производство на хлор и луга: И- анод, AT- изолатори, с- катод, д- пространство, изпълнено с газове (над анода - хлор, над катода - водород), М- диафрагма

Най-простият от електрохимични методи, по отношение на организацията на процеса и структурните материали за електролизера, е диафрагмен метод за производство на натриев хидроксид.

Солният разтвор в диафрагмената електролитна клетка се подава непрекъснато в анодното пространство и протича през азбестова диафрагма, обикновено отложена върху стоманената катодна решетка, към която в някои случаи не голям бройполимерни влакна.

В много конструкции на електролизери катодът е напълно потопен под анолитния слой (електролит от анодното пространство), а водородът, освободен върху катодната решетка, се отстранява изпод катода с помощта на газови тръби, без да прониква през диафрагмата в анодното пространство. поради противоток.

Противоток - много важна характеристикадиафрагмени електролизни устройства. Благодарение на противотока, насочен от анодното пространство към катодното пространство през пореста диафрагма, става възможно отделното получаване на луга и хлор. Противотокът е предназначен да противодейства на дифузията и миграцията на OH - йони в анодното пространство. Ако противотокът е недостатъчен, тогава в анодното пространство започва да се образува хипохлоритен йон (ClO -) в големи количества, който след това може да се окисли на анода до хлоратния йон ClO 3 -. Образуването на хлоратен йон сериозно намалява текущата ефективност на хлора и е основен страничен процес при този метод за производство на натриев хидроксид. Вредно е и отделянето на кислород, което освен това води до разрушаване на анодите и, ако са направени от въглеродни материали, до навлизане на фосгенови примеси в хлор.

Анод: 2Cl - 2e → Cl 2 - основен процес 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H +Катод: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - основен процес ClO - + H 2 O + 2e - → Cl - + 2OH - ClO 3 - + 3H 2 O + 6e - → Cl - + 6OH -

Графитни или въглеродни електроди могат да се използват като анод в диафрагмени електролизери. Към днешна дата те са заменени главно от титаниеви аноди с покритие от рутениев оксид-титан (ORTA аноди) или други аноди с ниска консумация.

На следващия етап електролитният разтвор се изпарява и съдържанието на NaOH в него се регулира до търговска концентрация от 42-50 тегл.%. в съответствие със стандарта.

Трапезната сол, натриевият сулфат и други примеси, когато концентрацията им в разтвор се увеличи над границата на разтворимост, се утаяват. Каустичният разтвор се декантира от утайката и се прехвърля като готов продукт в склада или етапът на изпаряване продължава до получаване на твърд продукт, последван от топене, лющене или гранулиране.

Обратното, тоест трапезната сол, кристализирала в утайка, се връща обратно в процеса, приготвяйки от нея така наречената обратна саламура. От него, за да се избегне натрупването на примеси в разтвори, примесите се отделят преди приготвяне на обратния солен разтвор.

Загубата на анолит се попълва чрез добавяне на прясна саламура, получена чрез подземно излужване на солни слоеве, минерални соли като бишофит, предварително пречистени от примеси, или чрез разтваряне на халит. Преди да се смеси с обратната саламура, прясната саламура се почиства от механични суспензии и значителна част от калциеви и магнезиеви йони.

Полученият хлор се отделя от водната пара, компресира се и се подава или за производството на хлорсъдържащи продукти, или за втечняване.

Поради относителната простота и ниска цена, диафрагменият метод за производство на натриев хидроксид все още се използва широко в индустрията.

Мембранен метод

Мембранен методпроизводството на натриев хидроксид е най-енергийно ефективно, в същото време трудно за организиране и експлоатация.

От гледна точка на електрохимичните процеси, мембранният метод е подобен на диафрагмения метод, но анодното и катодното пространство са напълно разделени от анион-непропусклива катионобменна мембрана. Благодарение на това свойство става възможно да се получипо-чисти, отколкото в случая на диафрагмения метод, течности. Следователно в мембранния електролизер, за разлика от диафрагмената клетка, няма един поток, а два.

Както при диафрагмения метод, поток от солен разтвор навлиза в анодното пространство. А в катода - дейонизирана вода. От катодното пространство протича поток от обеднен анолит, който също съдържа примеси от хипохлоритни и хлоратни йони и хлор, а от анодното пространство - луга и водород, които практически не съдържат примеси и са близки до търговската концентрация, което намалява разходите за енергия за тяхното изпаряване и пречистване.

Алкалите, произведени чрез мембранна електролиза, са почти толкова добри, колкото тези, произведени чрез метода с живачен катод, и бавно заместват алкалите, произведени чрез метода с живак.

В същото време захранващият разтвор на сол (както прясна, така и рециклирана) и вода се почистват предварително от всякакви примеси, доколкото е възможно. Това цялостно почистване е определено висока ценаполимерни катионобменни мембрани и тяхната уязвимост към примеси в захранващия разтвор.

Освен това ограничен геометрична формаи освен това, ниската механична якост и термичната стабилност на йонообменните мембрани до голяма степен определят относително сложните конструкции на мембранните електролизни инсталации. По същата причина мембранните растения изискват най-много сложни системиавтоматичен контрол и управление.

Схема на мембранен електролизатор.

Живачен метод с течен катод

Сред електрохимичните методи за производство на алкали най-много ефективен начине електролиза с живачен катод. Алкалите, получени чрез електролиза с течен живачен катод, са много по-чисти от тези, получени чрез диафрагмения метод (това е критично за някои индустрии). Например, при производството на изкуствени влакна може да се използва само каустик с висока чистота), а в сравнение с мембранния метод организацията на процеса за получаване на алкали по живачен метод е много по-проста.

Схема на живачен електролизатор.

Инсталацията за електролиза на живак се състои от електролизатор, разлагател на амалгама и живачна помпа, свързани помежду си с живакопроводими комуникации.

Катодът на електролизера е поток от живак, изпомпван от помпа. Аноди - графитни, въглеродни или нискоизносващи (ORTA, TDMA или други). Заедно с живака през електролизера непрекъснато тече поток от захранваща готварска сол.

На анода хлорните йони се окисляват от електролита и хлорът се освобождава:

2Cl - 2e → Cl 2 0 - основен процес 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H + 6ClO - + 3H 2 O - 6e - → 2ClO 3 - + 4Cl - + 1.5O 2 + 6H +

Хлорът и анолитът се отстраняват от електролизера. Анолитът, напускащ електролизера, се насища с пресен халит, въведените с него примеси се отстраняват от него и в допълнение се измиват от анодите и структурните материали и се връщат към електролиза. Преди насищане разтвореният в него хлор се извлича от анолита.

На катода се редуцират натриеви йони, които образуват слабо решениенатрий в живак (натриева амалгама):

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

Амалгамата непрекъснато тече от електролизера към разлагащия амалгама. Декомпозиторът също така непрекъснато се захранва с високо пречистена вода. Съдържа натриева амалгама в резултат на спонтанен химичен процеспочти напълно се разлага от вода до образуване на живак, разяждащ разтвор и водород:

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

Полученият по този начин разяждащ разтвор, който е търговски продукт, практически не съдържа примеси. Живакът се освобождава почти напълно от натрий и се връща в електролизера. Водородът се отстранява за пречистване.

Въпреки това, пълното пречистване на алкалния разтвор от остатъци от живак е практически невъзможно, поради което този метод е свързан с изтичане на метален живак и неговите пари.

Нарастващите изисквания към екологична безопасностпроизводството и високата цена на металния живак водят до постепенното заместване на метода с живак с методи за получаване на алкали с твърд катод, особено мембранния метод.

Лабораторни методи за получаване

В лабораторията понякога се получава натриев хидроксид чрез химически средства, но по-често се използва електролизер с малка диафрагма или мембранен тип.

Натриевият хидроксид е добре познатата сода каустик, най-разпространената основа в света. Химична формула NaOH. Има и други традиционни имена - каустик, каустик алкали, сода каустик, натриев хидроксид, натриев алкали.

Сода каустик е твърдобял или жълтеникав цвят, леко хлъзгав на допир, който се получава чрез електролиза от натриев хлорид. Натриевият хидроксид е силна основа, която може да разруши органична материя: хартия, дърво, както и човешка кожа, причиняващи изгаряния различни степениземно притегляне.

Свойства на натриевия хидроксид

Промишлеността произвежда натриев хидроксид под формата на бял, ронлив прах без мирис. Техническата сода каустик може да се достави под формата на различни разтвори: живачни, химически, диафрагмени. Обикновено това е безцветна или леко оцветена течност, херметически затворена в алкално устойчив контейнер. Произвежда се и гранулиран натриев хидроксид, който служи за различни технически нужди.

Каустик е водоразтворимо вещество, което при контакт с вода отделя голямо количество топлина. Разтворът на натриева основа е леко хлъзгав на допир, напомнящ течен сапун.

Други свойства на натриевия хидроксид

• Неразтворим в ацетон, етери;
• Разтваря се добре в глицерин, етанол и метанол (алкохолни разтвори);
• Каустик е много хигроскопичен, така че содата трябва да се опакова във водоустойчив контейнер и да се съхранява на сухо място;
• Негорим, точка на топене - 318°C;
• Точка на кипене - 1390°C;
• Опасното свойство на натриевия хидроксид е неговата бурна реакция при контакт с метали като алуминий, цинк, олово, калай. Тъй като е силна основа, содата каустик може да образува експлозивен горим газ (водород);
• Пожароопасна ситуация възниква и в случай на контакт на натриева основа с амоняк;
• В разтопена форма може да разруши порцелан и стъкло.

AT индустриален мащабтова вещество трябва да се използва с повишено внимание, тъй като неспазването на мерките за безопасност е опасно за хората.

Приложение на натриев хидроксид

AT Хранително-вкусовата промишленостнатриевият хидроксид е известен като хранителна добавка– регулатор на киселинността Е-524. Използва се в производството на какао, карамел, сладолед, шоколад и безалкохолни напитки. Добавя се и сода каустик хлебни изделияи сладкиши за по-пухкава текстура, а третирането на продуктите с разтвор на сода каустик преди печене допринася за придобиването на хрупкава златиста коричка.

Използването на натриев хидроксид е препоръчително за получаване на деликатна и мека текстура на продуктите. Например, накисването на риба в алкален разтвор позволява да се получи желеобразна маса, от която се приготвя лютефиск, традиционно скандинавско ястие. По същия начин се омекват маслините и маслините.

Натриевият хидроксид се използва широко в козметичната индустрия. При производството на продукти за лична хигиена (сапуни, шампоани, кремове), както и на детергенти, натриевият хидроксид е необходим за осапунването на мазнините и присъства като емулгираща алкална добавка.

Други приложения за натриев хидроксид:

• В целулозно-хартиената промишленост;
• За производство на масла и производство на биодизелово гориво в нефтопреработвателната промишленост;
• за дезинфекция и саниранепомещения, тъй като содата каустик има тенденция да неутрализира вредните за хората вещества във въздуха;
• В ежедневието за почистване на запушени тръби, както и за отстраняване на замърсявания от различни повърхности (плочки, емайл и др.).

Какво е опасна сода каустик

Ако влезе в контакт с човешка кожа, лигавици или очи, натриевият хидроксид причинява доста тежки химически изгаряния. Измийте незабавно засегнатата област голяма сумавода.

При случайно поглъщане причинява увреждане (химически изгаряния) на ларинкса, устната кухина, стомаха и хранопровода. Като първа помощ можете да дадете на жертвата да пие вода или мляко.

Популярни статииПрочетете още статии

02.12.2013

Всички ходим много през деня. Дори и да водим заседнал начин на живот, пак вървим – защото нямаме...

604429 65 Прочетете повече

10.10.2013

Петдесет години за нежния пол е един вид крайъгълен камък, след прекрачване на който всяка секунда ...

443889 117 Прочетете повече

02.12.2013

В наше време бягането вече не предизвиква много възторжени отзиви, както беше преди тридесет години. Тогава обществото би...

· Химични свойства· Качествено определяне на натриеви йони · Производствени методи · Пазар на сода каустик · Приложения · Предпазни мерки при работа с натриев хидроксид · Литература ·

Натриев хидроксид (каустик алкали) - силен химическа основа(силните основи включват хидроксиди, чиито молекули напълно се дисоциират във вода), те включват хидроксиди на алкални и алкалоземни метали от подгрупи Ia и IIa периодична системаД. И. Менделеев, KOH (каустик поташ), Ba (OH) 2 (каустик барит), LiOH, RbOH, CsOH. Алкалността (основността) се определя от валентността на метала, радиуса на външния електронна обвивкаи електрохимична активност: колкото по-голям е радиусът на електронната обвивка (увеличава се с сериен номер), толкова по-лесно металът отдава електрони и колкото по-висока е неговата електрохимична активност и толкова по-наляво е елементът в електрохимичната серия на металната активност, в която активността на водорода се приема за нула.

Водните разтвори на NaOH имат силно алкална реакция (pH 1% разтвор = 13). Основните методи за определяне на алкали в разтвори са реакции на хидроксиден йон (OH) (с фенолфталеин - пурпурно оцветяване и метилоранж (метилоранж) - жълто оцветяване). Колкото повече хидроксидни йони има в разтвора, толкова по-силен е алкалът и толкова по-интензивен е цветът на индикатора.

Натриевият хидроксид реагира:

1.неутрализиранес различни веществавъв всеки агрегатни състояния, от разтвори и газове до твърди вещества:

• с киселини - с образуване на соли и вода:

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O

(1) H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O (с излишък от NaOH)

(2) H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O ( кисела сол, в съотношение 1:1)

(като цяло такава реакция може да бъде представена чрез просто йонно уравнение, реакцията протича с отделяне на топлина (екзотермична реакция): OH + H 3 O + → 2H 2 O.)

• с амфотерни оксидикоито имат както основни, така и киселинни свойства, и способността да реагира с алкали, както и с твърди вещества, когато се стопят:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

и с решения:

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

(Полученият анион се нарича тетрахидроксоцинкатен йон, а солта, която може да бъде изолирана от разтвора, е натриев тетрахидроксоцинкат. Натриевият хидроксид също влиза в подобни реакции с други амфотерни оксиди.)

• С амфотерни хидроксиди:

Al(OH) 3 + 3NaOH = Na 3

2. Обмен със соли в разтвор:

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

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

Натриевият хидроксид се използва за утаяване на метални хидроксиди. Например, по този начин се получава гелообразен алуминиев хидроксид чрез въздействие с натриев хидроксид върху алуминиев сулфат в воден разтвор, в допълнение към избягването на излишната основа и разтварянето на утайки. Използва се по-специално за пречистване на вода от фини суспензии.

6NaOH + Al 2 (SO 4) 3 → 2Al (OH) 3 + 3Na 2 SO 4.

6Na + + 6OH + 2Al 3+ + SO 4 2 → 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 .

3. С неметали:

например с фосфор - с образуването на натриев хипофосфит:

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

3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O

• с халогени:

2NaOH + Cl 2 → NaClO + NaCl + H 2 O(димутация на хлор)

2Na + + 2OH + 2Cl → 2Na + + 2O 2 + 2H + + 2Cl → NaClO + NaCl + H 2 O

6NaOH + 3I 2 → NaIO 3 + 5NaI + 3H 2 O

4. С метали: Натриевият хидроксид реагира с алуминий, цинк, титан. Не реагира с желязо и мед (метали с нисък електрохимичен потенциал). Алуминият лесно се разтваря в разяждаща основа с образуването на силно разтворим комплекс - натриев тетрахидроксиалуминат и водород:

2Al 0 + 2NaOH + 6H 2 O → 3H 2 + 2Na

2Al 0 + 2Na + + 8OH + 6H + → 3H 2 + 2Na +

5. С естери, амиди и алкилхалогениди (хидролиза):

с мазнини (осапуняване), тази реакция е необратима, тъй като получената киселина с алкали образува сапун и глицерин. След това глицеринът се извлича от сапунени разтвори чрез вакуумно изпаряване и допълнително дестилационно пречистване на получените продукти. Този метод за производство на сапун е известен в Близкия изток от 7 век:

(C 17 H 35 COO) 3 C 3 H 5 + 3NaOH → C 3 H 5 (OH) 3 + 3C 17 H 35 COONa

В резултат на взаимодействието на мазнините с натриев хидроксид се получават твърди сапуни (използват се за производство на сапун), а с калиев хидроксид се получават твърди или течни сапуни в зависимост от състава на мазнината.

6. С многовалентни алкохоли- с образуване на алкохолати:

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

7. Със стъкло: в резултат на продължително излагане на горещ натриев хидроксид повърхността на стъклото става матова (силикатно излугване):

SiO 2 + 4NaOH → (2Na 2 O) SiO 2 + 2H 2 O.

Физични свойства

Натриев хидроксид

Термодинамика на разтворите

Δ H0разтваряне за безкрайно разреден воден разтвор -44,45 kJ / mol.

От водни разтвори при 12,3 - 61,8 ° C кристализира монохидрат (ромбична сингония), точка на топене 65,1 ° C; плътност 1,829 g/cm³; ΔH 0 обр-734,96 kJ / mol), в диапазона от -28 до -24 ° С - хептахидрат, от -24 до -17,7 ° С - пентахидрат, от -17,7 до -5,4 ° С - тетрахидрат ( α модификация), от -5,4 до 12,3 °C. Разтворимост в метанол 23,6 g/l (t=28°C), в етанол 14,7 g/l (t=28°C). NaOH 3.5H2O (точка на топене 15.5°C);

Химични свойства

(като цяло такава реакция може да бъде представена чрез просто йонно уравнение, реакцията протича с отделяне на топлина (екзотермична реакция): OH - + H 3 O + → 2H 2 O.)

• с амфотерни оксиди, които имат както основни, така и киселинни свойства и способността да реагират с основи, както и с твърди вещества, когато са слети:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

и с решения:

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

(Полученият анион се нарича тетрахидроксоцинкатен йон, а солта, която може да бъде изолирана от разтвора, е натриев тетрахидроксоцинкат. Натриевият хидроксид също влиза в подобни реакции с други амфотерни оксиди.)

• с киселинни оксиди - с образуване на соли; това свойство се използва за изчистване промишлени емисииот киселинни газове (например: CO 2 , SO 2 и H 2 S):

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

Натриевият хидроксид се използва за утаяване на метални хидроксиди. Например, гелообразен алуминиев хидроксид се получава по този начин чрез въздействие с натриев хидроксид върху алуминиев сулфат във воден разтвор. Използва се по-специално за пречистване на вода от фини суспензии.

Хидролиза на естери

• с мазнини (осапуняване), тази реакция е необратима, тъй като получената киселина с алкали образува сапун и глицерин. След това глицеринът се извлича от сапунени разтвори чрез вакуумно изпаряване и допълнително дестилационно пречистване на получените продукти. Този метод за производство на сапун е известен в Близкия изток от 7 век:

Процесът на осапунване на мазнини

В резултат на взаимодействието на мазнините с натриев хидроксид се получават твърди сапуни (използват се за производство на сапун), а с калиев хидроксид - твърди или течни сапуни в зависимост от състава на мазнината.

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

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

В момента разяждащият алкали и хлор се произвеждат чрез три електрохимични метода. Две от тях са електролиза с твърд азбестов или полимерен катод (методи на производство на диафрагма и мембрана), третата е електролиза с течен катод (метод на производство на живак). В редица електрохимични производствени методи най-лесният и удобен метод е електролизата с живачен катод, но този метод причинява значителни вреди. околен святв резултат на изпарение и изтичане на метален живак. Методът за производство на мембрани е най-ефективният, най-малко енергоемък и най-екологичен, но и най-капризният, по-специално изисква суровини с по-висока чистота.

Каустичните алкали, получени чрез електролиза с течен живачен катод, са много по-чисти от тези, получени чрез диафрагмения метод. За някои отрасли това е важно. Така че при производството на изкуствени влакна може да се използва само каустик, получен чрез електролиза с течен живачен катод. В световната практика се използват и трите метода за получаване на хлор и каустик с ясна тенденция към увеличаване на дела на мембранната електролиза. В Русия приблизително 35% от общо произведения каустик се произвежда чрез електролиза с живачен катод и 65% чрез електролиза с твърд катод (диафрагмени и мембранни методи).

Ефективността на производствения процес се изчислява не само от добива на сода каустик, но и от добива на хлор и водород, получени чрез електролиза, съотношението на хлор и натриев хидроксид на изхода е 100/110, реакцията протича в следните съотношения:

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

Основни характеристики различни методипроизводство са дадени в таблицата:

Индекс за 1 тон NaOH	живачен метод	диафрагмен метод	Мембранен метод
Добив на хлор %	97	96	98,5
Електричество (kWh)	3 150	3 260	2 520
Концентрация на NaOH	50	12	35
Чистота на хлора	99,2	98	99,3
Чистота на водорода	99,9	99,9	99,9
Масова част на O 2 в хлор,%	0,1	1-2	0,3
Масова част на Cl - в NaOH, %	0,003	1-1,2	0,005

Технологична схема на електролиза с твърд катод

диафрагмен метод - Кухината на клетката с твърд катод е разделена от пореста преграда - диафрагма - на катодно и анодно пространство, където са разположени съответно катодът и анодът на клетката. Следователно, такъв електролизатор често се нарича диафрагмен електролизатор, а методът на производство е диафрагмена електролиза. Поток от наситен анолит непрекъснато навлиза в анодното пространство на диафрагмената клетка. В резултат на електрохимичния процес на анода се отделя хлор поради разлагането на халита, а на катода се отделя водород поради разлагането на водата. Хлорът и водородът се отстраняват от електролизера поотделно, без смесване:

2Cl - - 2 д\u003d Cl 2 0, H 2 O - 2 д− 1/2 O 2 \u003d H 2.

В този случай зоната около катода е обогатена с натриев хидроксид. Разтвор от катодната зона, наречен електролитна луга, съдържащ неразграден анолит и натриев хидроксид, непрекъснато се отстранява от електролизера. На следващия етап електролитният разтвор се изпарява и съдържанието на NaOH в него се регулира до 42-50% в съответствие със стандарта. Халит и натриев сулфат с нарастваща концентрация на натриев хидроксид се утаяват. Каустичният разтвор се декантира от утайката и се прехвърля като готов продукт в склад или в етапа на изпаряване, за да се получи твърд продукт, последван от топене, лющене или гранулиране. Кристалният халит (обратна сол) се връща в електролиза, като от него се приготвя така наречената обратна саламура. От него, за да се избегне натрупването на сулфат в разтвори, сулфатът се извлича преди приготвяне на обратния солен разтвор. Загубата на анолит се компенсира чрез добавяне на прясна саламура, получена чрез подземно извличане на солни слоеве или чрез разтваряне на твърд халит. Преди да се смеси с обратната саламура, прясната саламура се почиства от механични суспензии и значителна част от калциеви и магнезиеви йони. Полученият хлор се отделя от водната пара, компресира се и се подава или за производството на хлорсъдържащи продукти, или за втечняване.

Мембранен метод - подобно на диафрагмата, но анодното и катодното пространство са разделени от катионобменна мембрана. Мембранната електролиза осигурява най-чистия каустик.

Технологична система електролиза.

Основният технологичен етап е електролизата, основното устройство е електролитна баня, която се състои от електролизатор, декомпозитор и живачна помпа, свързани помежду си с комуникации. В електролитната вана, под действието на живачна помпа, живакът циркулира, преминавайки през електролизера и разлагателя. Катодът на електролизера е поток от живак. Аноди - графитни или с ниско износване. Заедно с живака през електролизера непрекъснато тече поток от анолит - разтвор на халит. В резултат на електрохимичното разлагане на халит върху анода се образуват Cl йони и се отделя хлор:

2 Cl - - 2 д= Cl 2 0,

който се отстранява от електролизера и върху живачния катод се образува слаб разтвор на натрий в живак, така наречената амалгама:

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

Амалгамата непрекъснато тече от електролизера към разлагащия апарат. Декомпозиторът също така непрекъснато се захранва с добре пречистена вода. В него натриевата амалгама в резултат на спонтанен електрохимичен процес се разлага почти напълно от вода с образуването на живак, каустичен разтвор и водород:

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

Полученият по този начин каустичен разтвор, който е търговски продукт, не съдържа халитни примеси, които са вредни при производството на вискоза. Живакът се освобождава почти напълно от натриева амалгама и се връща в електролитната клетка. Водородът се отстранява за пречистване. Анолитът, напускащ електролизера, се насища с пресен халит, въведените с него примеси, както и измити от анодите и структурните материали, се отстраняват от него и се връщат към електролиза. Преди повторно насищане разтвореният в него хлор се извлича от анолита чрез дву- или триетапен процес.

Лабораторни методи за получаване

В лабораторията натриевият хидроксид се произвежда чрез химични методи, които имат повече историческо, отколкото практическо значение.

вар метод Производството на натриев хидроксид се състои във взаимодействието на разтвор на сода с варно мляко при температура около 80 ° C. Този процес се нарича каустикация; описва се с реакцията:

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

В резултат на реакцията се образува разтвор на натриев хидроксид и утайка от калциев карбонат. Калциевият карбонат се отделя от разтвора, който се изпарява, за да се получи стопен продукт, съдържащ около 92% NaOH. Разтопеният NaOH се излива в железни варели, където се втвърдява.

феритен начин се описва с две реакции:

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 \u003d 2 NaOH + Fe 2 O 3 (2)

(1) - процес на синтероване на калцинирана сода с железен оксид при температура 1100-1200°C. В този случай се образува натриев петнист ферит и се отделя въглероден диоксид. След това утайката се третира (излугва) с вода съгласно реакция (2); се получава разтвор на натриев хидроксид и утайка от Fe 2 O 3, която след отделянето му от разтвора се връща в процеса. Разтворът съдържа около 400 g/l NaOH. Изпарява се до получаване на продукт, съдържащ около 92% NaOH.

Химическите методи за производство на натриев хидроксид имат значителни недостатъци: изразходва се голямо количество гориво, получената сода каустик е замърсена с примеси и поддръжката на апарата е трудоемка. Понастоящем тези методи са почти напълно изместени от електрохимичния метод на производство.

Пазар на сода каустик

Световно производство на сода каустик, 2005 г

производител	Обем на производство, милиони тона	Дял в световното производство
DOW	6.363	11.1
Occidental Chemical Company	2.552	4.4
Formosa Plastics	2.016	3.5
PPG	1.684	2.9
Байер	1.507	2.6
Акзо Нобел	1.157	2.0
Тосох	1.110	1.9
Аркема	1.049	1.8
Олин	0.970	1.7
Русия	1.290	2.24
Китай	9.138	15.88
други	27.559	47,87
Обща сума:	57,541	100

В Русия, съгласно GOST 2263-79, се произвеждат следните видове сода каустик:

TR - твърд живак (на люспи);

TD - твърда диафрагма (сплавена);

RR - разтвор на живак;

РХ - химичен разтвор;

RD - диафрагмено решение.

Име на индикатора	TR OKP 21 3211 0400	ТД ОКП 21 3212 0200	RR OKP 21 3211 0100	РХ 1 клас ОКП 21 3221 0530	РХ 2 клас ОКП 21 3221 0540	RD Най-висок клас OKP 21 3212 0320	РД Първи клас ОКП 21 3212 0330
Външен вид	Мащабирана маса бял цвят. Допуска се слабо оцветяване	Разтопена бяла маса. Допуска се слабо оцветяване	Безцветна прозрачна течност		Безцветна или оцветена течност. Допуска се кристализирана утайка	Безцветна или оцветена течност. Допуска се кристализирана утайка	Безцветна или оцветена течност. Допуска се кристализирана утайка
Масова част на натриев хидроксид,%, не по-малко от	98,5	94,0	42,0	45,5	43,0	46,0	44,0

Индикатори на руския пазар на течен натриев хидроксид през 2005-2006 г

Име на фирмата	2005 хиляди тона	2006 хиляди тона	дял през 2005 г.	дял през 2006 г.%
АД "Каустик", Стерлитамак	239	249	20	20
АО "Каустик", Волгоград	210	216	18	18
АО "Саянскхимпласт"	129	111	11	9
Usoliekhimprom LLC	84	99	7	8
ОАО Сибур-Нефтехим	87	92	7	8
ОАО "Химпром", Чебоксари	82	92	7	8
ВОАО "Химпром", Волгоград	87	90	7	7
ЗАО Илимхимпром	70	84	6	7
JSC "KChKhK"	81	79	7	6
НАК "АЗОТ"	73	61	6	5
ОАО "Химпром", Кемерово	42	44	4	4
Обща сума:	1184	1217	100	100

Индикатори на руския пазар на твърда сода каустик през 2005-2006 г

Име на фирмата	2005 тона	2006 тона	дял през 2005 г.	дял през 2006 г.%
АО "Каустик", Волгоград	67504	63510	62	60
АД "Каустик", Стерлитамак	34105	34761	31	33
ОАО Сибур-Нефтехим	1279	833	1	1
ВОАО "Химпром", Волгоград	5768	7115	5	7
Обща сума:	108565	106219	100	100

Приложение

Биодизел

Cod Lutefisk на честването на Деня на норвежката конституция

немска франзела

Натриев хидроксидприложен в огромно множествоиндустрии и за битови нужди:

• Каустик се използва в целулозно-хартиената промишленостза делигнификация (Крафт реакция) на целулоза, при производството на хартия, картон, изкуствени влакна, фазерни плоскости.,

• За осапунване на мазнини производство на сапун, шампоан и други почистващи препарати. В древни времена към водата се добавя пепел по време на миене и очевидно домакините са забелязали, че ако пепелта съдържа мазнини, които са попаднали в огнището по време на готвене, тогава съдовете са измити добре. Професията на производител на сапун (saponarius) се споменава за първи път около 385 г. сл. Хр. д. Теодор Присциан. Арабите правят сапун от масла и сода от 7 век, днес сапуните се правят по същия начин, както преди 10 века.
• AT химически индустрии- за неутрализиране на киселини и киселинни оксиди, като реагент или с винилови или гумирани костюми.

  МДК на натриев хидроксид във въздуха е 0,5 mg/m³.

  Литература

  • Общ химическа технология. Изд. И. П. Мухленова. Учебник за химико-технологичните специалности на университетите. - М.: гимназия.
  • Основи обща химия, т. 3, Б. В. Некрасов. - М.: Химия, 1970.
  • Обща химична технология. Фурмер И. Е., Зайцев В. Н. - М .: Висше училище, 1978.
  • Заповед на Министерството на здравеопазването на Руската федерация от 28 март 2003 г. N 126 „За одобряване на списъка на вредните производствени фактори, под въздействието на които в превантивни целипрепоръчва се консумацията на мляко или други еквивалентни хранителни продукти.
  • Указ на главния държавен санитарен лекар на Руската федерация от 4 април 2003 г. N 32 „За въвеждането на санитарните правила за организацията на товарния транспорт на железопътен транспорт. SP 2.5.1250-03".
  • Федерален закон № 116-FZ от 21 юли 1997 г. „За промишлената безопасност на опасни производствени съоръжения“ (с измененията от 18 декември 2006 г.).
  • Заповед на Министерството на природните ресурси на Руската федерация от 2 декември 2002 г. N 786 „За одобряване на Федералния класификационен каталог на отпадъците“ (с измененията и допълненията на 30 юли 2003 г.).
  • Постановление на Държавния комитет по труда на СССР от 25.10.1974 г. N 298 / P-22 „За одобряване на списъка на отраслите, цеховете, професиите и длъжностите с вредни условия на труд, работата в които дава право на допълнителен отпуски намалено работно време” (с измененията от 29 май 1991 г.).
  • Постановление на Министерството на труда на Русия от 22 юли 1999 г. N 26 „За одобряване на стандартни индустриални стандарти за безплатно издаване на специално облекло, специални обувки и други лични предпазни средства за работниците в химическата промишленост“.
  • Постановление на главния държавен санитарен лекар на Руската федерация от 30 май 2003 г. N 116 За влизане в сила на GN 2.1.6. атмосферен въздухнаселени места.” (изм. 3 ноември 2005 г.).
  Илюстрован енциклопедичен речник

НАТРИЕВ ХИДРОКСИД- (сода каустик, сода каустик, каустик) NaOH безцветно твърдо вещество кристално вещество, плътност 2130 kg м. t = 320°С; когато се разтваря във вода, се отделя голямо количество топлина; разрушителен ефект върху кожата, тъканите, хартията, опасен ... ... Голяма политехническа енциклопедия

- (сода каустик, сода каустик), NaOH, силна основа (алкали). Безцветни кристали (технически продукт бяла непрозрачна маса). Хигроскопичен, разтворим във вода, отделя голямо количество топлина. Получава се чрез електролиза на разтвор ... енциклопедичен речник

натриев хидроксид- natrio hidroksidas statusas T sritis chemija formulė NaOH atitikmenys: англ. сода каустик; натриев хидроксид. каустик; сода каустик; натриев каустик; натриев хидроксид ryšiai: sinonimas – natrio šarmas sinonimas – kaustinė soda … Chemijes terminų aiskinamasis žodynas

- (сода каустик, сода каустик), NaOH, силна основа (алкали). Най-добрите. кристали (технически продукт бяла непрозрачна маса). Хигроскопичен, разтворим във вода, отделя голямо количество топлина. Получава се чрез електролиза на разтвор на натриев хлорид ... Естествени науки. енциклопедичен речник

- (сода каустик) NaOH, безцветна кристали; до 299 °C устойчив ромбичен. модификация (a = 0.33994 nm, c = 1.1377 nm), над 299 o С моноклинна; DH0 на полиморфния преход 5,85 kJ/mol; т.т. 323 °С, т.к. 1403 °С; плътен 2,02 g/cm3; … Химическа енциклопедия

Сода каустик, каустик, NaOH безцветен кристален. маса, плътност 2130 kg/m3, t Pl 320 °C, разтворимост във вода 52,2% (при 20 °C). Силна основа, разрушителен ефект върху животинската тъкан; особено опасно е попадането на капки N. g. в очите. ... ... Голям енциклопедичен политехнически речник

Силна основа, широко използвана като почистващо средство. Когато натриевият хидроксид влезе в контакт с повърхността на кожата, той причинява тежки химически изгаряния; в този случай е необходимо незабавно да измиете засегнатата област на кожата с голямо количество ... ... медицински термини

НАТРИЕВ ХИДРОКСИД, СОДА КАУСТИК- (сода каустик) силна основа, широко използвана като почистващо средство. Когато натриевият хидроксид влезе в контакт с повърхността на кожата, той причинява тежки химически изгаряния; в този случай е необходимо незабавно да се измие засегнатата област на кожата ... ... Речникв медицината

Натрийпринадлежи към алкалните метали и се намира в главната подгрупа на първа група на PSE им. DI. Менделеев. На външното енергийно ниво на неговия атом, на относително голямо разстояние от ядрото, има един електрон, който атомите алкални металите се отделят доста лесно, превръщайки се в еднократно заредени катиони; това обяснява много високата химическа активност на алкалните метали.

Често срещан метод за получаване на алкални е електролизата на стопилките на техните соли (обикновено хлориди).

Натрият като алкален метал се характеризира с ниска твърдост, ниска плътност и ниски точки на топене.

Натрият, взаимодействайки с кислорода, образува главно натриев пероксид

2 Na + O2 Na2O2

Чрез редуциране на пероксиди и супероксиди с излишък от алкален метал може да се получи оксид:

Na2O2 + 2 Na 2 Na2O

Натриевият оксид реагира с вода, за да образува хидроксид: Na2O + H2O → 2 NaOH.

Пероксидите се хидролизират напълно от вода с образуването на алкали: Na2O2 + 2 HOH → 2 NaOH + H2O2

Както всички алкални метали, натрият е силен редуциращ агент и взаимодейства енергично с много неметали (с изключение на азот, йод, въглерод, благородни газове):

Той реагира изключително слабо с азот в тлеещ разряд, образувайки много нестабилно вещество - натриев нитрид.

Той реагира с разредени киселини като нормален метал:

При концентрирани окислителни киселини се отделят редукционни продукти:

Натриев хидроксид NaOH (каустична основа) е силна химическа основа. В промишлеността натриевият хидроксид се произвежда чрез химични и електрохимични методи.

Химични методи за получаване:

Вар, който се състои във взаимодействието на разтвор на сода с варно мляко при температура около 80 ° C. Този процес се нарича каустикация; преминава през реакцията:

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

Феритен, който включва два етапа:

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

2NaFeO 2 + xH 2 O \u003d 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 O

Електрохимично натриевият хидроксид се получава чрез електролиза на разтвори на халит (минерал, състоящ се главно от обикновена сол NaCl) с едновременното производство на водород и хлор. Този процес може да бъде представен с обобщената формула:

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

Натриевият хидроксид реагира:

1) неутрализиране:

NaOH + HCl → NaCl + H 2 O

2) обмен със соли в разтвор:

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

3) реагира с неметали

3S + 6NaOH → 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O

4) реагира с метали

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 3H 2 + 2Na

Натриевият хидроксид се използва широко в различни индустрии, например в производството на целулоза, за осапуняване на мазнини при производството на сапун; като катализатор на химични реакции, при производството на дизелово гориво и др.

Натриев карбонатпроизвежда се или под формата на Na 2 CO 3 (калцинирана сода), или под формата на кристален Na 2 CO 3 * 10H 2 O (кристална сода), или под формата на NaHCO 3 бикарбонат (питейна сода).

Содата най-често се произвежда по амонячно-хлоридния метод въз основа на реакцията:

NaCl + NH4HCO3 ↔NaHCO3 + NH4Cl

Много индустрии консумират натриеви карбонати: химическа, сапунена, целулозно-хартиена, текстилна, хранителна и др.