Хімія
Історія та методи виробництва соди
У цивілізованому Європейському світі соду знали здавна, вона застосовувалася як для виробництва мила, скла, так і для різних фарб і навіть ліків.
Отримували її досить просто - з попелу морських водоростей. Однак не можна сказати, що даний метод підходив для промислового виробництва, а це для Європи було непридатне.
Тому вже в 1791 році, французький хімік Леблан винайшов промисловий спосіб видобутку соди.
Його ключова відмінність полягала в тому, що добували соду з кам'яної солі, яку розчиняли у воді, після чого змішуючи отриманий сульфат натрію з вапняком, деревним вугіллям і нагрівали в печі.
Втім, дана технологія була актуальна лише для виробництва кальцинованої соди, більше того, виникли проблеми з виробництвом. Один із найбільших недоліків нового методу - велика кількість відходів, зокрема сульфіду кальцію і отруйного хлороводню. Незважаючи на ті мінуси, які були виявлені в методі Леблана, перші кроки були зроблені, сода впала в ціні і вироблена в промислових масштабах стала більш затребувана.
Ніколя Леблан
Тому вчені почали шукати новий спосіб отримання соди. Першому вдалося домогтися значних результатів іншому французу - Огюстену Жаку Френелю, який в 1810 році не спробував пропустити кам'яну сіль через розчин аміаку і вуглекислого газу.
Хімік Огюстен Жан Френель
Результати його задовольнили, виробництво було б більш дешевим і избавлялось б від більшої частини відходів, проте захоплений оптикою вчений вирішив не просувати винахід. Більш того, в новому методі знайшлися свої мінуси - так і не знайшлися шляху регенерації аміаку, а отже, для промислового виробництва нова розробка здавалася нерентабельна. Тому аж до другої половини XIX століття повсюдно використовувався метод Леблана. Втім, уже в 1865 році, бельгієць Ернест Сольве, взявши за основу праці Френеля, зумів знайти спосіб для регенерації аміаку, тим самим замінивши спосіб виробництва Леблана.
Виробничі стадії за методом Леблана:
- 2NаС1 + Н2SO4 = Nа2SO4 + 2НС1 (при температурі темно-червоного розжарювання).
- Nа2SO4 + 3С + СаО = Nа2СОз + Са + 2СО (температура до 960 ° С).
- Вилуговування.
- Випарювання і кристалізація Na2СО3 • 10Н2О.
- Кальцинування з утворенням Nа2СО3.
- Часткова регенерація сірки з сульфіду кальцію.
Виробничі стадії за методом Сольве:
- NaС1 + NН3 + СO2 + Н2О = NаНСО3 + NН4С1 (освіта NаНСО3 відбувається у водному розчині при 30-40 ° С).
- Кальцинування з утворенням соди: 2NаНСО3 = Nа2СО3 + СО2 + Н2О (СО2частічно залишається в замкнутому процесі).
- Регенерація аміаку: 2NН4С1 + СаО = СаС12 + Н20 + 2NН3.
Таким чином, виходить, що крім кальцинованої соди, вироблявся і бікарбонат натрію (харчова сода), який був проміжним продуктом отримання кальцинованої соди за методом Сольве.
Хімік Ернест Сольве
На сьогоднішній день виробництво очищеного бікарбонату натрію відбувається двома способами, «сухим» і «мокрим». В основі загального процесу варто реакція карбонізація (насичення розчину вуглекислим газом). Таким чином, відбувається перекристалізація, а самі способи розрізняються лише в приготуванні розчину. Якщо при першому способі потрібно брати готову кальциновану соду і розчиняти її водою, то при другому, необхідно використовувати технічний бікарбонат.
Сухий спосіб виробництва бікарбонату натрію
Na2CO3 (р.) + CO2 (г.) + H2O (ж.) - 2NaHCO3 (тв.)
Мокрий спосіб виробництва бікарбонату натрію
2NaHCO3 (р.) - Na2CO3 (р.) + CO2 (г.) + H2O (пар)
Випадає при насиченні содового розчину діоксидом вуглецю, чиста харчова сода відділяється, а маткова рідина, яка містить суміш карбонату і бікарбонату натрію, а також розчинених домішок (NaCl), повертається в початок процесу для того, що б отримати вихідний розчин.
Одним з найбільших виробників харчової та кальцинованої соди на території СНД є Кримський Содовий завод, який базується на півночі Автономної республіки Крим, в місті Красноперекопськ.
