đại cương về quy trình sản xuất xút – clo phân tích muối nguyên liệu

ĐỀ TÀI 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT XÚT – CLO PHÂN TÍCH MUỐI NGUYÊN LIỆU  Nguồn:link http://vi.wikipedia.ogr/wiki/Natri_hiđroxit Natri hiđroxit hay hyđroxit natri (cơng thức hóa học NaOH) hay thường gọi xút xút ăn da Natri hydroxit tạo thành dung dịch kiềm mạnh hòa tan dung mơi nước Nó sử dụng nhiều ngành công nghiệp giấy, dệt nhuộm, xà phòng chất tẩy rửa Sản lượng giới năm 1998 vào khoảng 45 triệu Natri hydroxit sử dụng chủ yếu phòng thí nghiệm Natri hydroxit tinh khiết chất rắn có màu trắng dạng viên, vảy hạt dạng dung dịch bão hòa 50% Natri hydroxit dễ hấp thụ CO2 khơng khí thường bảo quản bình có nắp kín Nó phản ứng mãnh liệt với nước giải phóng lượng nhiệt lớn, hòa tan etanol metanol Nó hòa tan ete dung mơi khơng phân cực, để lại màu vàng giấy sợi • • Tính chất vật lí: Entanpi hòa tan ΔH0 = -44,5kJ/mol Ở dung dịch tạo thành dạng monohydrat 12,361,8 °C với nhiệt độ nóng chảy 65,1 °C tỷ trọng dung dịch 1,829 g/cm3 Tính chất hóa học: • Phản ứng với axít ơxít axít tạo thành muối nước NaOH(dd) + HCl(dd) → NaCl(dd) + H2O • Phản ứng với cacbon điơxít 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O NaOH + CO2 → NaHCO3 • Phản ứng với axít hữu tạo thành muối thủy phân este: • Phản ứng với muối tạo thành bazơ muối mới: NaOH + CuCl2 → NaCl + Cu(OH)2↓ • Phương pháp sản xuất: Tồn dây chuyền sản xuất xút ăn da (NaOH) dựa phản ứng điện phân nước muối (nước cái) Trong trình dung dịch muối (NaCl) điện phân thành clo nguyên tố (trong buồng anốt), dung dịch natri hyđroxit, hiđrơ ngun tố (trong buồng catơt)[2][3] Nhà máy có thiết bị để sản xuất đồng thời xút clo thường gọi nhà máy xút-clo Phản ứng tổng thể để sản xuất xút clo điện phân là: Na+ + H2O + e- → H2 + NaOH • Phản ứng điện phân dung dịch muối ăn bình điện phân có màng ngăn: 2NaCl + H2O → NaOH + H2 + Cl2 Các kiểu buồng điện phân: Điểm phân biệt công nghệ phương pháp ngăn cản không cho natri hyđroxit khí clo lẫn lộn với nhau, nhằm tạo sản phẩm tinh khiết • Buồng điện phân kiểu thuỷ ngân Trong buồng điện phân kiểu thuỷ ngân khơng sử dụng màng chắn mà sử dụng thuỷ ngân phương tiện chia tách Xem thêm Cơng nghệ Castner-Kellner • Buồng điện phân kiểu màng chắn Trong buồng điện phân kiểu màng chắn, nước muối từ khoang anôt chảy qua màng chia tách để đến khoang catôt; vật liệu làm màng chia tách amian phủ catơt có nhiều lỗ Khơng thiết màng chắn phải amian, điều chế qui mơ phòng thí nghiệm thay miếng giấy A4 hơ sáp paraphin( khơng hơ sáp hiệu ) Nếu thực cách miếng giấy cho nước số ion qua, phần tử bọt khí bị giữ lại, nhờ clo khơng khuếch tán sang khơng tác dụng với natri hidroxit Tuy nhiên phải đảm bảo can nồng độ chất tan hai bên màng, khơng khơng phải clo khuếch tán mà natri hidroxit khuếch tán qua màng tác dụng với clo Có thể ngăn cản khuếch tán natri hidoxit cách cung cấp thật nhiều natri clorua vào bể điện phân nửa có điện cực giải phòng khí clo, natri clorua vừa cân nồng độ ion vừa tạo lượng lớn anion Cl− có tác dụng cản trở hòa tan mang tính vật lí clo vào nước Còn cách khác để tạo màng ngăn, dùng loại giấy tạp chí dày( loại giấy phủ cao lanh hay gọi dioxit silic ) Loại có tính chất ưu việt cần phải ngâm nước thời gian cho nước thấm vào ion qua • Buồng điện phân kiểu màng ngăn Còn buồng điện phân kiểu màng ngăn màng chia tách màng trao đổi ion Nguồn: Hóa kỹ thuật đại cương, Phùng Tiến Đạt- Trần Thị Bình, Nhà xuất Đại học Sư phạm 2004, Chương 5: Kỹ thuật điện hóa sản xuất xút-clo, trang 144-164 Vai trò sản phẩm điện phân dung dịch NaCl: Xút Clo hai hóa chất Clo dùng để sản xuất dung môi, sản xuất hóa chất dùng cho tổng hợp cao phân tử PVC hóa chất độc, thuốc trừ sâu DDT Clo dùng để tẩy trắng vải sợi, sản xuất axit clohidric dùng công nghiệp điều chế nước chấm, mì chính, v.v… Xút dùng cơng nghiệp xà phòng, ia6y1, sợi nhân tạo, luyện kim màu tuyển khống Cơng nghiệp hóa học dùng xút để sản xuất chất dẻo, chất màu, bán thành phẩm hữu cơ, dược phẩm Công nghiệp dầu mỏ dùng xút để gia liệu lỏng sản phẩm tổng hợp v.v… •  Các phương pháp sản xuất xút-clo: Phương pháp hóa học: Phương pháp xơda – kiềm: Theo phương pháp này, người ta dùng Na2CO3, NaOH ( xodakiềm) BaCl2 để kết tủa tạp chất Trong dung dịch nước muối xảy phản ứng: Ca2+ + Na2CO3 = CaCO3↓ + Na+ Mg2+ + 2NaOH = Mg(OH)2↓ +2Na+ SO42- +BaCl2 = BaSO4↓ + 2ClNgười ta thường cho NaOH Na 2CO3 dư để kết tủa hoàn tồn Sau phải trung hóa HCl Khi tinh chế tiến hành nhiệt độ cao để CaCO3 kết tủa tinh thể lớn độ hòa tan giảm, dễ dàng cho q trình lọc  Phương pháp sữa vơi- xoda: Phương pháp tiến hành lượng Mg2+ dung dịch nhiều Kết tủa Mg2+ Ca2+ theo phản ứng sau: MgCl2 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 ↓+ CaCl2 MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 ↓ + CaSO4 Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 ↓+ 2H2O CaCl + Na2CO3 = CaCO3 ↓+ 2NaCl CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 ↓+ Na2SO4 Các muối kết tủa lắng lọc với đất, cát, rác bẩn, dung dịch nước muối đưa vào thùng điện phân Yêu cầu nước muối sau tinh chế đạt: NaCl: 310 g/l Ca2+: 0,01 g/l Mg2+: 0,005 g/l Na2CO3: 0,1 g/l NaOH: 0,1 g/l •  Phương pháp điện hóa: Điện phân dung dịch NaCl: Trong muối NaCl chưa có dòng điện chiều chạy qua có q trình: NaCl = Na+ + ClH2O = H+ + OHKhi cho dòng điện chiều chạy qua dung dịch, ion trái dấu chuyển cực: tới catot có cation H+ Na+ tới anot cóa anion OH- Cl- Vấn đề ion phóng điện trước điện cực Muối dùng làm nguyên liệu sản xuất xút - Clo phải theo tiêu chuẩn NaCl > 97,5% ; chất tan < 0,5 % ; Ca2+ < 0,4% ; Mg2+ < 0,05% ; K+