Laboratóriumi módszer
A nátrium-karbonát laboratóriumi előkészítése:
Rübel eljárás
A régiek már 1791-ben sót, kénsavat, szenet és mészkövet használtak nyersanyagként a nátrium-karbonát előállításához, amit Rübel-eljárásnak neveznek.
Ez a módszer nem kielégítő nyersanyag-felhasználással, rossz munkakörülményekkel és rossz termékminőséggel rendelkezik, és fokozatosan felváltotta a Solvay-eljárás.
Soxhlet eljárás
1859-ben a belga Solvay sót, ammóniás vizet és szén-dioxidot használt nyersanyagként a nátrium-hidrogén-karbonát szobahőmérsékleten történő kicsapásához. Melegítésekor nátrium-karbonáttá bomlik. Az emberek ezt a módszert Soxhlet eljárásnak nevezik, amelyet a mai napig alkalmaznak.
Az ammónia vízzel és szén-dioxiddal reagálva egy molekula ammónium-hidrogén-karbonátot hoz létre. Ez az első lépés:
A második lépés: az ammónium-hidrogén-karbonát nátrium-kloriddal reagál, így nátrium-hidrogén-karbonát csapadék és ammónium-klorid képződik. A nátrium-hidrogén-karbonát kiválásának oka az alacsony oldhatósága. Szűrés után szilárd nátrium-hidrogén-karbonátot kapunk:
A két lépés teljes kémiai egyenlete:
3. lépés: Melegítsük fel és bontsuk le a nátrium-hidrogén-karbonátot, hogy víz, szén-dioxid és nátrium-karbonát keletkezzen, ami a kívánt szóda:
4. lépés: A második lépésben a melléktermék ammónium-kloridot és az oltott meszet összekeverjük és felmelegítjük, és a kapott ammónia újrahasznosítható:
Hou alkáli előállítási módszere
1943-ban a kínai Hou Debang visszatért a tengerentúlról. Javította a Solvay-eljárást a szárazföldi kínai sóhiány nemzeti körülményeire alapozva, egyesítette a két fő iparágat, a szódabikarbónát és a szintetikus ammóniát, és egyszerre gyártott nátrium-karbonátot és műtrágya-ammónium-kloridot, ami nagymértékben javította a só felhasználási arányát. . Ez a Hou alkáli előállítási módszere.
Az első lépésben az ammónia vízzel és szén-dioxiddal reagál, így egy molekula ammónium-hidrogén-karbonát keletkezik. A második lépésben az ammónium-hidrogén-karbonát nátrium-kloriddal reagál, így nátrium-hidrogén-karbonát csapadék és ammónium-klorid képződik. A nátrium-hidrogén-karbonát kiválásának oka az, hogy az oldhatósága kicsi. Szűrés után szilárd nátrium-hidrogén-karbonátot kapunk. (Ez a két lépés megegyezik a fenti Soxhlet alkáli előállítási módszerrel).
A harmadik lépésben a szintetizált nátrium-hidrogén-karbonát egy része közvetlenül a gyárból kiárusítható, a maradék nátrium-hidrogén-karbonátot pedig felmelegítik és lebontják nátrium-karbonát előállítására, a keletkezett szén-dioxid pedig visszavezethető az első lépésbe. újrafeldolgozás.
Annak az elvnek megfelelően, hogy az NH4Cl oldhatósága nagyobb, mint a NaCl-é, de kisebb, mint a NaCl-é alacsony hőmérsékleten, 278K-283K (5-10 fok) finom sóport adnak az anyalúghoz NH4Cl előállítására. nitrogénműtrágyához önmagában kristályosodik és csapódik ki.
A különbség a Soxhlet-lúgos eljárás és a Hou-alkáli eljárás között az, hogy a Soxhlet-eljárás teljes gyártási folyamata során az NH3-t újrahasznosítják, míg a Hou-alkáli eljárás teljes gyártási folyamata során a CO2-t újrahasznosítják, az NH4Cl-t pedig közvetlenül használják fel. -szóda terméke - műtrágya. Ezért a Soxhlet-eljárás terméke a nátrium-karbonát, a melléktermék pedig a kalcium-klorid; míg a Hou alkáli eljárás terméke a nátrium-karbonát, a melléktermék pedig az ammónium-klorid.
A módszer előnyei: Megőrzi az ammónia-szóda módszer előnyeit és kiküszöböli annak hátrányait, 96%-ra növeli a konyhasó felhasználási arányát; Az NH4Cl nitrogénműtrágyaként használható; kombinálható egy szintetikus ammóniagyárral, hogy a szintetikus ammónia CO nyersgázát CO2-vé alakítsa, kiküszöbölve a CaCO3-ból CO2-termelés folyamatát.