Kaedah makmal
Penyediaan makmal natrium karbonat:
proses Rübel
Seawal 1791, orang purba mula menggunakan garam, asid sulfurik, arang batu, dan batu kapur sebagai bahan mentah untuk menghasilkan natrium karbonat, yang dipanggil proses Rübel.
Kaedah ini mempunyai penggunaan bahan mentah yang tidak mencukupi, keadaan kerja yang lemah, dan kualiti produk yang lemah, dan secara beransur-ansur digantikan oleh proses Solvay.
Proses Soxhlet
Pada tahun 1859, Solvay Belgium menggunakan garam, air ammonia, dan karbon dioksida sebagai bahan mentah untuk memendakan natrium bikarbonat daripada larutan pada suhu bilik. Memanaskannya akan menguraikannya menjadi natrium karbonat. Orang ramai memanggil kaedah ini proses Soxhlet, yang telah digunakan sehingga hari ini.
Ammonia bertindak balas dengan air dan karbon dioksida untuk menghasilkan satu molekul ammonium bikarbonat. Ini adalah langkah pertama:
Langkah kedua ialah: ammonium bikarbonat bertindak balas dengan natrium klorida untuk menghasilkan mendakan natrium bikarbonat dan ammonium klorida. Sebab mengapa natrium bikarbonat mendakan adalah kerana keterlarutannya yang rendah. Selepas penapisan, kami mendapat natrium bikarbonat pepejal:
Jumlah persamaan kimia kedua-dua langkah ini ialah:
Langkah 3: Panaskan dan reput natrium bikarbonat untuk menjana air, karbon dioksida dan natrium karbonat, iaitu abu soda yang kita inginkan:
Langkah 4: Campurkan dan panaskan ammonium klorida hasil sampingan dan kapur slaked dalam langkah kedua, dan ammonia yang diperoleh boleh dikitar semula:
Kaedah pengeluaran alkali Hou
Pada tahun 1943, Hou Debang, seorang Cina, pulang dari luar negara. Beliau menambah baik proses Solvay berdasarkan keadaan kekurangan garam negara di tanah besar China, menggabungkan dua industri utama abu soda dan ammonia sintetik, dan menghasilkan natrium karbonat dan baja ammonium klorida pada masa yang sama, yang meningkatkan kadar penggunaan garam. . Ini adalah kaedah pengeluaran alkali Hou.
Pada langkah pertama, ammonia bertindak balas dengan air dan karbon dioksida untuk menghasilkan satu molekul ammonium bikarbonat. Dalam langkah kedua, ammonium bikarbonat bertindak balas dengan natrium klorida untuk menghasilkan mendakan natrium bikarbonat dan ammonium klorida. Sebab mengapa natrium bikarbonat mendakan adalah kerana keterlarutannya adalah kecil. Selepas penapisan, kami mendapat natrium bikarbonat pepejal. (Kedua-dua langkah ini adalah sama dengan kaedah pengeluaran alkali Soxhlet di atas).
Dalam langkah ketiga, sebahagian daripada natrium bikarbonat yang disintesis boleh dijual terus dari kilang, dan baki natrium bikarbonat akan dipanaskan dan diuraikan untuk menghasilkan natrium karbonat, dan karbon dioksida yang dihasilkan boleh dikembalikan ke langkah pertama untuk kitar semula.
Mengikut prinsip bahawa keterlarutan NH4Cl lebih besar daripada NaCl, tetapi kurang daripada NaCl pada suhu rendah, pada 278K~283K (5 darjah ~10 darjah), serbuk garam halus ditambah kepada minuman keras ibu untuk membuat NH4Cl menghablur dan memendakan sahaja untuk baja nitrogen.
Perbezaan antara proses alkali Soxhlet dan proses alkali Hou ialah NH3 dikitar semula semasa keseluruhan proses pengeluaran proses Soxhlet, manakala CO2 dikitar semula semasa keseluruhan proses pengeluaran proses alkali Hou, dan NH4Cl digunakan secara langsung sebagai oleh -hasil soda ash - baja. Oleh itu, hasil proses Soxhlet ialah natrium karbonat, dan hasil sampingan ialah kalsium klorida; manakala hasil daripada proses alkali Hou ialah natrium karbonat, dan hasil sampingan ialah ammonium klorida.
Kelebihan kaedah ini: Ia mengekalkan kelebihan kaedah ammonia-soda dan menghapuskan keburukannya, meningkatkan kadar penggunaan garam meja kepada 96%; NH4Cl boleh digunakan sebagai baja nitrogen; ia boleh digabungkan dengan loji ammonia sintetik untuk menukar CO gas mentah ammonia sintetik kepada CO2, menghapuskan proses penghasilan CO2 daripada CaCO3.