Промиване с етанол в алкалния производствен метод на Hou за висококачествена калцинирана сода

Какво е калцинирана сода и какви са нейните приложения и свойства?
Какъв е методът за производство на алкали на Хоу и какви са неговите принципи и стъпки?
Какви са проблемите с алкалния метод на Хоу и как да ги разрешим?
Какво е етанол и какви са неговите характеристики и предимства?
Как да измиете калцинирана сода с етанол, на какви условия и фактори трябва да се обърне внимание?
Какъв е ефектът от прането на калцинирана сода с етанол и какви са ползите и значението му?
 

Нека ги представя подробно:

Калцинираната сода е бял твърд прах с химическа формула Na_(2)CO_(3), което означава, че се състои от натрий (Na) и карбонат (CO_( 3)). Калцинираната сода е алкално вещество, което реагира с киселинни вещества за получаване на сол и вода. Калцинираната сода може да се разтвори във вода, за да образува алкален разтвор. Калцинираната сода има много приложения, като сапун, стъкло, перилни препарати, багрила, хартия, керамика и др. Калцинираната сода също е важна промишлена суровина. Може да се използва за получаване на натриеви съединения, като натриев бикарбонат (сода за хляб), натриев хидроксид (сода каустик), натриев пероксид (белина) и др.

Методът за производство на сода на Hou е метод, който използва реакцията на вар (CaO) и натриев хлорид (NaCl, известен също като готварска сол) за получаване на калцинирана сода. Неговият принцип е, че варовик и сол реагират във вода, за да се получи калциев хидроксид (Ca(OH)(2)) и калциев хлорид (CaCl(2)). Калциевият хидроксид е силна основа, която може да реагира с въглеродния диоксид (CO_(2)) във въздуха, за да произведе калциев карбонат (CaCO_(3)) и вода. Калциевият карбонат е бяла утайка, която е неразтворима във вода. Може да се филтрира и изсуши, за да се получи калцинирана сода. Стъпките на метода на Hou за приготвяне на алкали са първо да добавите вар и сол към водата в определена пропорция, да разбъркате равномерно и да ги оставите да реагират напълно. След това реакционният разтвор се филтрира, за да се отстранят нереагиралата вар и сол, за да се получи прозрачен разтвор, съдържащ калциев хлорид. След това поставете този разтвор на проветриво място и го оставете да влезе в контакт с въглеродния диоксид във въздуха, за да се образува утайка от калциев карбонат. Накрая утайката се филтрира и изсушава до получаване на калцинирана сода.

Проблем с метода за производство на сода на Hou е, че по време на реакцията част от солта няма да реагира напълно, а ще се смеси с калцинирана сода, което ще повлияе на чистотата и добива на калцинирана сода. Това е така, защото и готварската сол, и калцинираната сода са бели твърди прахове. Техните размери и форми на частиците са много сходни, така че е трудно да се разграничат и разделят с невъоръжено око или с обикновени методи за филтриране. Нещо повече, солта ще полепне и по повърхността на калцинираната сода по време на процеса на филтриране и сушене, образувайки слой покритие, което прави отстраняването й по-трудно. Ако калцинираната сода съдържа солни примеси, нейните свойства и употреба ще бъдат засегнати. Например, неговата разтворимост, алкалност, реактивност и т.н. ще намалеят и теглото му също ще се увеличи, което ще доведе до грешки при изчисляването на добива.

За да разрешим този проблем, можем да използваме течност, наречена етанол, за да измием калцинираната сода и да отмием смесената в нея сол. Етанолът е безцветна и прозрачна течност. Химичната му формула е C_(2)H_(5)OH, което означава, че се състои от въглерод (C), водород (H) и кислород (O). Етанолът е органичен разтворител, който може да разтваря някои органични вещества, като мазнини, естери, етери, алдехиди, кетони и т.н. Етанолът може да разтваря и някои неорганични вещества, като сол, йод, сяра и т.н. Етанолът обаче не може да разтваря содата пепел. Това е така, защото калцинираната сода е алкално вещество, а етанолът е неутрално или леко кисело вещество. Между тях няма достатъчно афинитет, за да се образува решение. Тази характеристика на етанола му позволява ефективно да разделя калцинираната сода и солта, тъй като може да разтвори солта, без да засяга калцинираната сода.

Как да измиете калцинирана сода с етанол, на какви условия и фактори трябва да се обърне внимание? Направихме много експерименти и намерихме най-подходящите условия за измиване, което е да използваме етанол с концентрация 90%, накиснете калцинираната сода в етанол в съотношение 3:1 за 3 минути и след това да я филтрирате и изсушите, така че че калцинираната сода може да се измие Примесите на готварската сол се намаляват до много ниски нива. Открихме също, че използваният етанол може да се рециклира и използва повторно, което спестява разходи и е по-щадящо околната среда.

Ефектите от тези условия и фактори са както следва:

Концентрация на етанол: Колкото по-висока е концентрацията на етанол, толкова по-силна е неговата разтворимост, което означава, че може да разтвори повече сол, без да разтваря калцинираната сода. Ако концентрацията на етанол е твърде ниска, като например по-малко от 50%, тогава тя ще разтвори малко калцинирана сода, което ще доведе до загуба на калцинирана сода. Чрез експерименти установихме, че оптималната концентрация на етанол е 90%, който може да разтвори солта и да задържи калцинираната сода.

Количество етанол: Колкото повече етанол, толкова повече калцинирана сода може да влезе в контакт, като по този начин разтваря повече сол. Въпреки това, количеството етанол не може да бъде твърде голямо, в противен случай ще причини отпадъци и замърсяване. Чрез експерименти установихме, че оптималното количество етанол е в съотношение 3 към 1, тоест за всеки 1 грам калцинирана сода се използват 3 ml етанол за измиване.
​