固碱制备方法及应用范围的可行性研究

第一节 固碱的简介

固碱又称氢氧化钠(NaOH)，俗称烧碱、火碱、苛性钠，因另一名称caustic soda而在香港称为哥士的，常温下是一种白色晶体，具有强腐蚀性。易溶于水，其水溶液呈强碱性，能使酚酞变红。氢氧化钠是一种极常用的碱，是化学实验室的必备药品之一。它的溶液可以用作洗涤液。（可行性研究）

第二节 固碱的制备方法

工业上生产烧碱的方法有苛化法、电解法和离子交换膜法三种。

苛化法

将纯碱、石灰分别经化碱制成纯碱溶液、石灰制成石灰乳，于99～101℃进行苛化反应，苛化液经澄清、蒸发浓缩至40%以上，制得液体烧碱。将浓缩液进一步熬浓固化，制得固体烧碱成品。苛化泥用水洗涤，洗水用于化碱。

Na2CO3+Ca(OH)2= 2NaOH+CaCO3↓　

隔膜电解法

将原盐化盐后加入纯碱、烧碱、氯化钡精制剂除去钙、镁、硫酸根离子等杂质，再于澄清槽中加入聚丙烯酸钠或苛化麸皮以加速沉淀，砂滤后加入盐酸中和，盐水经预热后送去电解，电解液经预热、蒸发、分盐、冷却，制得液体烧碱，进一步熬浓即得固体烧碱成品。盐泥洗水用于化盐。

2NaCl+2H2O[电解] = 2NaOH+Cl2↑+H2↑　

离子交换膜法

将原盐化盐后按传统的办法进行盐水精制，把一次精盐水经微孔烧结碳素管式过滤器进行过滤后，再经螫合离子交换树脂塔进行二次精制，使盐水中钙、镁含量降到0.002%以下，将二次精制盐水电解，于阳极室生成氯气，阳极室盐水中的Na+通过离子膜进入阴极室与阴极室的OH生成氢氧化钠，H+直接在阴极上放电生成氢气。电解过程中向阳极室加入适量的高纯度盐酸以中和返迁的OH-，阴极室中应加入所需纯水。在阴极室生成的高纯烧碱浓度为30%～32%（质量），可以直接作为液碱产品，也可以进一步熬浓，制得固体烧碱成品。

第三节 固碱的应用范围

固碱（NaOH）的用途极广。用于生产纸、肥皂、染料、人造丝，冶炼金属、石油精制、棉织品整理、煤焦油产物的提纯，以及食品加工、木材加工及机械工业等方面。

化学实验

可以用作化学实验。除了用做试剂以外，由于它有很强的吸水性和潮解性，还可用做碱性干燥剂。也可以吸收酸性气体（如在硫在氧气中燃烧的实验中，固碱溶液可装入瓶中吸收有毒的二氧化硫）。

中性、碱性气体中混有CO₂，可用NaOH除杂，生成Na₂CO₃（碳酸钠）和H₂O（生成的Na₂CO₃溶于H₂O中）：

CO₂+2NaOH = Na₂CO₃+H₂O；H2O+CO2+Na2CO3=2NaHCO3

化学工业

固碱在国民经济中有广泛应用，许多工业部门都需要固碱。使用固碱最多的部门是化学药品的制造，其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。另外，在生产染料、塑料、药剂及有机中间体，旧橡胶的再生，制金属钠、水的电解以及无机盐生产中，制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等，也要使用大量的烧碱。同时固碱是生产聚碳酸酯、超级吸收质聚合物、沸石、环氧树脂、磷酸钠、亚硫酸钠和大量钠盐的重要原材料之一。

生产洗涤剂

肥皂：制造肥皂是烧碱最古老和最广泛的用途。

固碱一直被用于传统的生活用途。直到今天，肥皂、香皂和其它种类的洗涤用品对烧碱的需求量依然占烧碱的15%左右。

脂肪和植物油的主要成分是三酸甘油酯（三酰甘油），它的碱水解方程式为：

(RCOO)3C3H5（油脂）+3NaOH=3(RCOONa)（高级脂肪酸钠）+C3H8O3（甘油）

该反应为生产肥皂的原理，故得名皂化反应。

R基可能不同，但生成的R-COONa都可以做肥皂。常见的R-有：

C17H33-：8-十七碳烯基。R-COOH为油酸。

C15H31-：正十五烷基。R-COOH为软脂酸。

C17H35-：正十七烷基。R-COOH为硬脂酸。

洗涤剂：固碱被用于生产各种洗涤剂，甚至如今的洗衣粉（十二烷基苯磺酸钠等成分）也是由大量的烧碱制造出来的，烧碱被用于磺化反应后对过剩的发烟硫酸进行中和。

造纸

固碱在造纸工业中发挥着重要的作用。由于其碱性特质，它被用于煮和漂白纸页的过程。

造纸的原料是木材或草类植物，这些植物里除含纤维素外，还含有相当多的非纤维素（木质素、树胶等）。加入稀的固碱溶液可将非纤维素成分溶解而分离，从而制得以纤维素为主要成分的纸浆。

人造纤维和纺织

人造纤维如人造棉、人造毛、人造丝等，大都是粘胶纤维，它们是用纤维素、固碱、二硫化碳（CS2）为原料制成粘胶液，经喷丝、凝结而制得。

在纺织工业中，固碱被用于纤维的处理和染色，且用于对棉纤维进行丝光处理。棉织品用烧碱溶液处理后，能除去覆盖在棉织品上的蜡质、油脂、淀粉等物质，同时能增加织物的丝光色泽，使染色更均匀。

精炼石油

石油产品经硫酸洗涤后还含有一些酸性物质，必须用固碱溶液洗涤，再经水洗，才能得到精制产品。

食品工业

我国《食品添加剂使用卫生标准》（GB 2920-1996）规定：可作加工助剂，按生产需要适量使用。

固碱可以被广泛使用于下列生产过程：容器的清洗过程；淀粉的加工过程；羧甲基纤维素的制备过程；谷氨酸钠的制造过程。

第四节  固碱的运输方法

储存方法

固体固碱装入0.5毫米厚的钢桶中严封，每桶净重不超过100 公斤；塑料袋或二层牛皮纸袋外全开口或中开口钢桶；螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱；螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶（罐）外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱；镀锡薄钢板桶（罐）、金属桶（罐）、塑料瓶或金属软管外瓦楞纸箱。包装容器要完整、密封，有明显的“腐蚀性物品”标志。

固碱对玻璃制品有轻微的腐蚀性，两者会生成硅酸钠，使得玻璃仪器中的活塞黏着于仪器上。因此盛放固碱溶液时不可以用玻璃瓶塞，否则可能会导致瓶盖无法打开。

如果以玻璃容器长时间盛装热的固碱溶液，也会造成玻璃容器损坏。

（玻璃中含有SiO₂ ：2NaOH + SiO₂ = Na₂SiO₃ + H₂O）

运输方法

铁路运输时，钢桶包装的可用敞车运输。起运时包装要完整，装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏，防潮防雨。如发现包装容器发生锈蚀、破裂、孔洞、溶化淌水等现象时，应立即更换包装或及早发货使用，容器破损可用锡焊修补。严禁与易燃物或可燃物、酸类、食用化学品等混装混运。运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备。

 

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