кладно представлені у додатку 1. /2/
каустифікації содового розчину являє собою основну операцію вапняного способу отримання їдкого натру. Каустифікації відноситься до типових гетерогенним некаталітичного процесам, що протікають при невисокій температурі.
У виробництві їдкого натру содовий розчин, одержуваний декарбонізацією сирого бікарбонату (розкладання водою суспензії бікарбонату натрію гострою парою) протікає за рівнянням реакції 4:
2Na HCO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 - Q (4)]
або розчиненням кальцинованої соди, обробляють вапном або вапняним молоком. При цьому в результаті реакції утворюється осад карбонату кальцію за рівнянням 5:
Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 = Ca CO 3 + 2Na OH (5)
Процес каустифікації содового розчину служить характерним прикладом оборотного взаємодії, що йде в кінетичної області, в системі рідина - Тверде (Ж-Т). Хід реакції (+5) визначається рівновагою в цій багатокомпонентної системі, причому напрямок і швидкість реакції залежить головним чином від співвідношення розчинність найменш розчинних компонентів гідроксиду кальцію (Ca (OH) 2 ) і карбонату кальцію (Ca CO 3 ) , тобто від концентрації гідроксид іонів ( ВІН - ) і карбонат іонів (CO 3 2 - ) у розчині.
Константа рівноваги оборотної реакції (5) у загальному вигляді виражається за формулою 1:
[Ca Co 3 ] [Na OH] 2
К = -------------- (1)
[Ca (OH) 2 ] [Na 2 CO 3 ]
Оскільки при каустифікації в реакційній суміші присутній тверда фаза гідроксиду і карбонату кальцію, то величини [Ca CO 3 ] і [Ca (OH) 2 ] постійні, і їх можна ввімкнути у величину константи рівноваги за формулою 2:
[Cа (OH) 2 ] [Na OH] 2 [Na + ] 2 [OH - ] 2 [OH - ] 2
К = ----- = До 1 = ------- = --------- = ----- (2)
[Сa CO 3 ] [Na 2 CO 3 ] [Na + ] 2 [CO 2 - 3 ] [CO 2 - 3 ]
Висловивши значення [OH - ] 2 і [CO 3 2 - ] через твори розчинності відповідних речовин отримаємо значення константи рівноваги в залежності від розчинності гідроксиду і карбонату кальцію за формулою 3:
ПР Са (ОН) 2
К = ------ (3)
ПР Са СО 3
З виразу (3) видно, що рівновага в розглянутій системі визначається виключно співвідношенням розчинність гідроксиду і карбонату кальцію. Звідси можна визначити шляху підвищення рівноважного виходу їдкого натрію (NaOH) званого ступенем каустифікації. p> Основним способом підвищення рівноважної ступеня каустифікації (тобто ступеня перетворення карбонату натрію (Na 2 CO 3 ) в гідроксид натрію (NaOH) при рівновазі) є зниження концентрації карбонату натрію у вихідному содовому розчині. При цьому в рівноважному каустіфіцірованном розчині знижується концентрація карбонат іонів [ СО 3 2 - ] і зростає співвідношення [ОН - ] 2 : [СО 3 2 - ] і, отже, ступінь каустифікації. Вибір оптимальної концентрації соди у вихідному розчині визначається не тільки ступенем каустифікації, але і концентрацією отриманого розчину їдкого натрію. При цьому враховується витрата пари та палива на упарки щолоків. На практиці застосовують 2 -3 Н розчин карбонату натрію, (тобто 10-15%-ний розчин), при цьому досягають ступеня каустифікації в середньому близько 90% і отримують луг, що містить 100-120 г/дм 3 їдкого натрію. Низька концентрація їдкого натру в щелоках, що йдуть на упарювання - основний недолік вапняного способу.
Вплив температури на процес каустифікації неоднозначно. Підвищення температури знижує константу рівноваги і рівноважну ступінь каустифікації внаслідок збільшення розчинності карбонату кальцію, з іншого боку, підвищення температури збільшує швидкість реакції (5), а також швидкість відстоювання шламу карбонату кальцію. Тому каустифікації ведуть при підвищеній температурі 80-100 0 З в реакторах - каустіцерах, обігріваються гострою парою або за допомогою змійовиків, по яких циркулює пар. /1/
Вплив технологічних параметрів ступінь каустифікації детальніше представлено в додатку 1.
3. Вихідний рівень знань
Для виконання лабораторної роботи студент повинен знати:
1) правила роботи в хімічній лабораторії;
2) хімічні та фізичні властивості викор...
