一、工业上氢氧化钠制法
工业上生产烧碱的方法有苛化法(也称化学法)和电解法、离子交换膜法三种。
1、苛化法
苛化法即利用石灰乳与纯碱(Na2CO3)水溶液反应制得,由于此法制得的烧碱纯度低,经济效益差,目前只在少数国家有小规模生产。
2、电解法
电解法又分水银法、隔膜法和离子膜法,我国主要采用的是隔膜法和离子膜法。隔膜法生产中汲出的电解液,经过预热、蒸发、分盐、冷却,得到液体烧碱用中学化学的实验操作描述就是:汲出的电解液中含有剩余的NaCl和约10%左右的NaOH,经过加热蒸发、除去一部分水。
使NaCl结晶析出而除去,得到较浓的NaOH溶液。离子膜法生产中,阴极室生成的高纯度烧碱溶液质量分数在30%~32%,可以直接做为烧碱产品。
商品氢氧化钠有固体和液体两种,简称固碱和液碱(即烧碱溶液),后者有73%、50%、45%、42%和30%等规格。
制取固碱时,将各种方法生产的50%或73%氢氧化钠溶液在降膜蒸发器内,用450℃熔融载热体间接加热,并加入蔗糖之类的还原剂,去除氯酸盐杂质。
烧碱溶液可进一步浓缩,也可以在含镍铸铁锅内用直火加热,蒸发浓缩成为熔融的无水氢氧化钠(NaOH的熔点为381.4℃)。
熔融的氢氧化钠可直接加入铁桶凝成为整块固碱,也可经结片机或造粒塔制成片状或珠、粒状固碱。工业制得的氢氧化钠中仍含有少量杂质,如需更高纯度的氢氧化钠,还需进行进一步提纯精制。
3、离子交换膜法
将原盐化盐后按传统的办法进行盐水精制,把一次精盐水经微孔烧结碳素管式过滤器进行过滤后,再经螫合离子交换树脂塔进行二次精制,使盐水中钙、镁含量降到0.002%以下。
将二次精制盐水电解,于阳极室生成氯气,阳极室盐水中的Na+通过离子膜进入阴极室与阴极室的OH生成氢氧化钠,H+直接在阴极上放电生成氢气。
电解过程中向阳极室加入适量的高纯度盐酸以中和返迁的OH-,阴极室中应加入所需纯水。在阴极室生成的高纯烧碱浓度为30%~32%(质量),可以直接作为液碱产品,也可以进一步熬浓,制得固体烧碱成品。
扩展资料
氢氧化钠的用途十分广泛,在化学实验中,除了用做试剂以外,由于它有很强的吸水性和潮解性,还可用做碱性干燥剂。氢氧化钠在国民经济中有广泛应用,许多工业部门都需要氢氧化钠。
使用氢氧化钠最多的部门是化学药品的制造,其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。另外,在生产染料、塑料、药剂及有机中间体,旧橡胶的再生,制金属钠、水的电解以及无机盐生产中,制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等,也要使用大量的烧碱。
参考资料来源:百度百科-氢氧化钠
二、烧碱是怎么生产出来的?
烧碱的生产主要有电解食盐法简称电解法,使净制的食盐饱和溶液流入电解槽,当以直流电通过时,即发生电解反应,产生离子的迁移和放电。溶液中的负离子移向阳极而放电,正离子移向阴极而放电。用一般固体阴极的电极反应的结果是:在阳极生成氯气,在阴极生成烧碱液和氢气。烧碱液经蒸发后可制得液体和固体烧碱。氯气和氢气可以加以利用。此法所用的电解槽以隔膜式电解槽为最普遍,水银电解槽则用于制造高纯度烧碱。
三、烧碱是用什么方法生产的?
工业上生产烧碱的方法有苛化法和电解法两种。
苛化法按原料不同分为纯碱苛化法和天然碱苛化法;电解法可分为隔膜电解法和离子交换膜法。
纯碱苛化法
将纯碱、石灰分别经化碱制成纯碱溶液、化灰制成石灰乳,于99~101℃进行苛化反应,苛化液经澄清、蒸发浓缩至40%以上,制得液体烧碱。将浓缩液进一步熬浓固化,制得固体烧碱成品。苛化泥用水洗涤,洗水用于化碱。
Na₂CO₃+Ca(OH)₂→2NaOH+CaCO₃↓[3]
天然碱苛化法
天然碱经粉碎、溶解(或者碱卤)、澄清后加人石灰乳在95~100℃进行苛化,苛化液经澄清、蒸发浓缩至NaOH浓度46%左右、清液冷却、析盐后进一步熬浓.制得固体烧碱成品。苛化泥用水洗涤,洗水用于溶解天然碱。
Na₂CO₃+Ca(OH)2→2NaOH+CaCO₃↓NaHCO₃+Ca(OH)2→NaOH+CaCO₃↓+H2O[3]
隔膜电解法
将原盐化盐后加入纯碱、烧碱、氯化钡精制剂除去钙、镁、硫酸根离子等杂质,再于澄清槽中加入聚丙烯酸钠或苛化麸皮以加速沉淀,砂滤后加入盐酸中和,盐水经预热后送去电解,电解液经预热、蒸发、分盐、冷却,制得液体烧碱,进一步熬浓即得固体烧碱成品。盐泥洗水用于化盐。
2NaCl+2H₂O[电解] →2NaOH+Cl₂↑+H₂↑[3]
离子交换膜法
将原盐化盐后按传统的办法进行盐水精制,把一次精盐水经微孔烧结碳素管式过滤器进行过滤后,再经螫合离子交换树脂塔进行二次精制,使盐水中钙、镁含量降到0.002%以下,将二次精制盐水电解,于阳极室生成氯气,阳极室盐水中的Na+通过离子膜进入阴极室与阴极室的0H生成氢氧化钠,H+直接在阴极上放电生成氢气。电解过程中向阳极室加入适量的高纯度盐酸以中和返迁的OH-,阴极室中应加入所需纯水。在阴极室生成的高纯烧碱浓度为30%~32%(质量),可以直接作为液碱产品,也可以进一步熬浓,制得周体烧碱成品。[4]
2NaCl+2H₂O→2NaOH+H₂↑+Cl₂↑[3]
四、烧碱的生产方法有几种
烧碱的制备
工业上用电解饱和食盐水制取烧碱与氯气、氢气(俗称“氯碱工业”)
2NaCl
+
2H2O
2NaOH
+
H2↑+
Cl2↑
由石灰石、纯碱为原料制备烧碱
CaCO3=高温=CaO+CO2↑
CaO+H2O=Ca(OH)2
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
五、工业上制烧碱的方法及各优缺点是什么?
工业制烧碱以前是用苛化法,也就是通过氢氧化钙(纯碱)Ca(OH)2溶液与碳酸钠Na2CO3反应,生成烧碱月碳酸钙沉淀,滤去沉淀后蒸发溶液可得液体烧碱或固体烧碱。其化学反应方程式为:
Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2 NaOH
由于所用的原料(纯碱)的纯度较高,用苛化法制得的烧碱纯度也较高,但也由于消耗的原料是纯碱,该法的原料费用较高。
现在制烧碱一般是用电解法,即通过电解氯化钠溶液(食盐水)生产50%氢氧化钠溶液,氢气和氯气。蒸发溶液中水份即可得到固体氢氧化钠。其反应方程式为:
2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH
电解法原材料便宜,但是耗能高。
现在基本上苛化法已经被电解法取代了。
六、工业如何制造氢氧化钠
工业上生产烧碱有电解法和苛化法,电解法又分隔膜电解法和水银电解法,分述如下:
(1)隔膜电解法:除去杂质后中性的饱和食盐水溶液在隔膜电解槽中进行电解生成氢氧化钠和氯气,主要反应如下:
在阳极上的反应2Cl--2e→Cl2↑
在阴极上的反应Na++e→Na
2Na+2H2O→2NaOH+H2↑
饱和食盐水溶液经电解后得到的电解液中含有110~130g/L氢氧化钠,180~200g/L氯化钠。电解液经蒸发浓缩,将溶液中的氯化钠分离出去,经蒸发浓缩后得到30%或42%的商品液体烧碱。继续把碱液浓缩到45%,送入固碱锅中进一步熬浓可制得隔膜法固体烧碱。该法制得的烧碱含氯化钠较高,一般用于肥皂、造纸、制药、印染、农药等工业上。
(2)水银电解法:除去杂质后中性的饱和食盐水溶液在以水银为阴极,钛钌为阳极的电解槽中进行电解生成氯气和钠汞齐,发生如下的反应:
2NaCl+2nHg→Cl2+↑+2NaHgn
液体钠汞齐从电解槽泵入解汞室与水反应生成氢氧化钠和氢气,发生以下反应:
2NaHgn+2H2O→2NaOH+H2↑+2nHg
钠汞齐分解后又变为水银,再泵回电解槽中循环使用,自解汞室出来的碱液含NaOH为45~50 %,不需浓缩可直接作为商品液体烧碱。也可以将碱液送入固碱锅中进一步熬浓制得水银法固体烧碱。此法制得的烧碱纯度高,含氯化钠及其它杂质均较低。主要用于合成纤维工业上 。
(3)苛化法:纯碱溶液与石灰乳发生以下化学反应生成氢氧化钠。
Na2CO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaCO3↓
澄清碱液蒸发浓缩后,再经澄清分离出去碳酸钙后可制得苛化法液体烧碱,也可将浓缩后的碱液送入固碱锅中进一步熬浓制得苛化法固体烧碱。此法制得的烧碱与隔膜法烧碱相比,含氯化钠较低,含碳酸钠较高。