【正文】 ..................................5 化學沉淀法產(chǎn)品中各組分含量測定的結果與討論 ...................................................................10 重結晶法的實驗結果與討論 ..............................................................................................................10 重結晶法單因素實驗結果與討論 ...............................................................................................10 重結晶法正交實驗結果與討論 ...................................................................................................12 在不同的操作條件下氯化鈉晶體的顯微鏡圖 ...........................................................................17 重結晶法產(chǎn)品中各組分含量測定的結果與討論 .......................................................................18 試驗誤差分析 ......................................................................................................................................18 化學沉淀法誤差分析 ...................................................................................................................18 重結晶法誤差分析 .......................................................................................................................18 .......................................................................................................................................................1試驗結論： ..................................................................................................................................................1參考文獻 ..........................................................................................................................................................1致謝 ..................................................................................................................................................................1附錄 ..................................................................................................................................................................1 化工學院化學工程系0 前言氯 化 鈉 是 一 種 重 要 的 化 工 基 本 原 料 ， 在 工 業(yè) 上 用 途 很 廣 ， 被 稱 為 “化 學 工 業(yè) 之 母 ”。 但是 ， 直 接 利 用 原 鹽 或 粗 鹽 進 行 生 產(chǎn) 操 作 是 不 行 的 ， 必 須 對 其 進 行 凈 化 處 理 ， 使 其 達 到 工 業(yè) 用 鹽的 標 準 。 在 純 堿 生 產(chǎn) （ 氨 堿 法 ） 過 程 中 產(chǎn) 生 大 量 的 蒸 氨 廢 液 ， 每生產(chǎn) 1 噸的純堿就要排放蒸氨廢液大約 10m3，其中含有大量的 NaCl 和 CaCl2，如果將其直接排放，不僅會造成環(huán)境的污染，而且還浪費資源。目前，部分企業(yè)利用蒸氨廢液生產(chǎn)工業(yè)級氯化鈉，取得了一定的經(jīng)濟效益，但是，這些副產(chǎn)物中氯化鈉的純度相對較低，只有少部分的下游企業(yè)用得上，不能滿足大眾化工企業(yè)的需求。這樣將會降低純堿副產(chǎn)物氯化鈉的市場競爭力，從而制約純堿副產(chǎn)物氯化鈉的發(fā)展。為了滿足大多數(shù)化工企業(yè)的需求，將純堿副產(chǎn)物氯化鈉進行進一步的提純，使其的純度達到工業(yè)用鹽的要求或者是純度更高的食品用鹽是解決問題的有效方法。化學沉淀法和重結晶法都是提純氯化鈉的重要方法，但是化學沉淀法和重結晶法除去雜質(zhì)的工藝尚不清楚，所以本課題欲解決的主要問題是通過實驗來確定化學沉淀法和重結晶法提純純堿副產(chǎn)物氯化鈉的最佳工藝條件。 本課題研究的目的和意義 目的由于利用蒸氨廢液生產(chǎn)的純堿副產(chǎn)物氯化鈉的純度相對較低，其中含有大量的水分、水不溶物和可溶性鈣鎂鹽，若直接用于生產(chǎn)操作，將會使管道和設備產(chǎn)生嚴重結垢而堵塞，導致生產(chǎn)無法正常運行，同時還會使下游的產(chǎn)品達不到工藝要求。為了滿足大多數(shù)化工企業(yè)的用鹽要求，需要對純堿副產(chǎn)物氯化鈉進行進一步的提純，使其純度達到工業(yè)生產(chǎn)要求。 意義經(jīng)處理合格后的純堿副產(chǎn)物氯化鈉可以提高其市場的競爭力，從而解決了純堿行業(yè)蒸氨廢液處理的瓶頸問題，使純堿行業(yè)得到快速的發(fā)展。實現(xiàn)了廢液的循環(huán)利用，降低其對環(huán)境的污染，降低其對土壤和水質(zhì)的破壞，降低企業(yè)的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，緩解資源短缺的危機，符合國家“節(jié)能減排”的政策。 純堿副產(chǎn)物氯化鈉提純研究現(xiàn)狀 氯化鈉提純的方法氯化鈉的提純方法很多，主要有洗滌法、化學沉淀法和重結晶法等。 洗滌法 [1]洗滌法是指將原鹽中的 CaClMgCl 2 和 CaSO4 等雜質(zhì)用 NaCl 飽和溶液洗滌，將這些雜質(zhì)溶解而除去。該方法的特點是工藝簡單、技術成熟、設備投資省、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。但是，其除去雜質(zhì)的效果不是很理想，雜質(zhì)含量相對較高，不能滿足大多數(shù)企業(yè)的需求?；W院化學工程系 1 化學沉淀法 [2]化學沉淀法是指在溶液狀態(tài)下加入沉淀劑，沉淀劑與可溶性鹽反應生成難溶于水的的沉淀物，,再將沉淀物過濾出去，使固液分離，從而達到除雜的目的。氯化鈉提純的化學沉淀法又分為：石灰碳酸銨法、石灰純堿法。 （1）石灰碳酸銨法石灰碳酸銨法除鎂和除鈣是分兩步進行的，第一步加石灰乳除鎂，其化學反應方程式為： ?? ??2222 )()(CaOHMgCag一般溶液的 PH 控制在 10~11，若需加速沉淀出 時,也可適當加入絮凝劑。第二步是除鈣，向除鎂后的清液中通入 ，除去清液中的鈣，其化學反應方程式為：23N和 ?? ???43232 2NCaCOa 該方法的特點是 在精制鹽水中以 的形式存在。粗鹽水中鈣、鎂含4 44)(SOHl和量多時， 的濃度較高，會影響到 NaCl 的收率，同時引入新的雜質(zhì) NH4+。而24)(SHlN和且由于此法用到石灰乳、氨和二氧化碳，增加了成本，同時使得其生產(chǎn)工藝變得復雜，設備投資費用增多。但是，該法所得到的產(chǎn)品很穩(wěn)定，且雜質(zhì)除得相對比較徹底，能夠滿足很多企業(yè)的用鹽要求，具有很強的市場競爭力。 （2）石灰純堿法 石灰純堿法精制鹽水是用 使鎂沉淀，用 使鈣沉淀，其化學反應方程式為： 2)(OHCa32CONa?? ??2)(Mgg332或者 用石灰—純堿苛化一步法，即 同時加入，其化學反應方程式為：2a)(CONH和 ????3232CaON該方法的特點是 沉淀析出的同時不生成銨鹽而生成鈉鹽，)(Mg和仍溶解在鹽水中，隨 帶入的 Na+以 形式而存在，因此不42SNaCl和 32 42SONaCl及存在降低氯化鈉收率的問題，且雜質(zhì)除得較徹底，所得的產(chǎn)品質(zhì)量很穩(wěn)定，能夠滿足很多企業(yè)的用鹽要求，有足夠的市場前景。但是，由于在生產(chǎn)過程中用到石灰乳和碳酸鈉，增加了成本，同時使得其生產(chǎn)工藝變得復雜，設備投資費用增多。 重結晶法 [4]重結晶法是指利用混合物中各組分在某種溶劑中的溶解度不同，或在同一溶劑中不同溫度時的溶解度不同，而使它們相互分離。固體混合物在溶劑中的溶解度與溫度有密切關系。一般是溫度升高，溶解度增大。若把固體溶 化工學院化學工程系2解在熱的溶劑中達到飽和，冷卻時即由于溶解度降低，溶液變成過飽和而析出晶體。利用溶劑對被提純物質(zhì)及雜質(zhì)的溶解度不同，可以使被提純物質(zhì)從過飽和溶液中析出。而讓雜質(zhì)全部或大部分仍留在溶液中，從而達到提純目的。用重結晶法分離提純混合物的步驟為：（1）選擇適宜的溶劑溶劑選擇遵循以下條件：與被提純的化合物不起任何化學反應；被提純的化合物易溶于熱的溶劑中，在冷的溶劑中只有少量的能容或者幾乎不容；對雜質(zhì)的溶解度很大或很?。荒艿玫奖容^好的晶體；溶劑的沸點相對適中；價廉易得，毒性低，回收率高，操作安全。 （2）將待重結晶物質(zhì)制成熱的飽和溶液制熱飽和溶液時，溶劑可以分批加入，邊加熱邊攪拌，直至固體完全溶解后，在多加20%左右（這樣可避免熱過濾時，晶體在漏斗或漏斗頸中析出造成損失）的溶劑。切不可再多加溶劑，否則冷卻后析不出晶體。如需脫色，帶溶液稍冷后，加入活性炭（用量為固體15%） ，煮沸510min（切不可在沸騰的溶液中加入活性炭，那樣會有暴沸的危險） 。 （3）趁熱過濾出去不溶性雜質(zhì) 趁熱過濾時，先熟悉熱水漏斗的構造，放入濾紙后，先用少量熱的溶劑潤濕濾紙，過濾時，漏斗上蓋上表面皿，以減少溶劑的揮發(fā)。（4）抽濾 抽濾時，先抽溶液，再抽晶體，然后用少量的溶劑洗滌晶體2~3次，將附著在晶體上的雜質(zhì)洗凈。由于抽濾和洗滌后的晶體表面上還吸附有少量的溶劑，因此還得需用適當?shù)姆椒ㄟM行干燥。而干燥的方法很多，可以根據(jù)重結晶所用的溶劑及晶體的性質(zhì)來選擇，常用的方法有以下幾種：空氣晾干、烘箱烘干、用濾紙吸干、置于干燥器中干燥等。氯化鈉和氯化鈣水溶液在不同溫度條件下的溶解度見表 11。 表 11 氯化鈉和氯化鈣水溶液在不同溫度條件下的溶解度溫度/℃ 氯化鈉溶解度 /g/100g 水 氯化鈣溶解度 /g/100g 水0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 由表 11 可知，氯化鈉在水中的溶解度隨著溫度的升高變化不是很大，而氯化鈣在水中的溶解化工學院化學工程系 3度隨著溫度的升高變化很大。由此可見，可以用重結晶的方法對其混合物進行分離提純。重結晶法用于純堿副產(chǎn)物氯化鈉的提純，是將純堿副產(chǎn)物氯化鈉在沸騰的條件下配制成過飽和溶液，然后將過飽和溶液進行熱過濾，所得到的濾液在近沸的條件蒸發(fā)，等到有部分晶體析出后，將其置于低溫的條件下冷卻結晶，最后將其抽濾，所得到的晶體在一定溫度下烘干即可。該方法的優(yōu)點是技術很成熟，不會引入新的雜質(zhì)，且雜質(zhì)除得很好，得到的產(chǎn)品粒度、色度都很好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能夠滿足很多企業(yè)的用鹽要求。但是該方法的設備投入比較大，而且要在高溫的條件下溶解，能耗比較大，這樣增加了生產(chǎn)成本。 氯化鈉的生產(chǎn)現(xiàn)狀 國外氯化鈉的生產(chǎn)現(xiàn)狀 [5]世界上生產(chǎn)原鹽主要集中在亞太地區(qū)、美洲、歐洲三個區(qū)域，產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能的 95%左右。2022 年世界原鹽產(chǎn)量為 億噸，統(tǒng)計預測顯示，世界原鹽的總產(chǎn)銷量在今后的五、六年內(nèi)將以每年 2~%的幅度遞增，2022 年將達到 ~ 億噸。表 12 為 2022 年~2022 年世界主要國家原鹽產(chǎn)量。 表 12 世界主要國家鹽產(chǎn)量 單位：萬噸國別 2022 年 2022 年 202