【正文】 ..................................5 化學(xué)沉淀法產(chǎn)品中各組分含量測定的結(jié)果與討論 ...................................................................10 重結(jié)晶法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 ..............................................................................................................10 重結(jié)晶法單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 ...............................................................................................10 重結(jié)晶法正交實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jié)晶法產(chǎn)品中各組分含量測定的結(jié)果與討論 .......................................................................18 試驗(yàn)誤差分析 ......................................................................................................................................18 化學(xué)沉淀法誤差分析 ...................................................................................................................18 重結(jié)晶法誤差分析 .......................................................................................................................18 .......................................................................................................................................................1試驗(yàn)結(jié)論： ..................................................................................................................................................1參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................................................................1致謝 ..................................................................................................................................................................1附錄 ..................................................................................................................................................................1 化工學(xué)院化學(xué)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(xué) 工 業(yè) 之 母 ”。 但是 ， 直 接 利 用 原 鹽 或 粗 鹽 進(jìn) 行 生 產(chǎn) 操 作 是 不 行 的 ， 必 須 對 其 進(jìn) 行 凈 化 處 理 ， 使 其 達(dá) 到 工 業(yè) 用 鹽的 標(biāo) 準(zhǔn) 。 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(fèi)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(jì)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(jìn)行進(jìn)一步的提純，使其的純度達(dá)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(xué)沉淀法和重結(jié)晶法都是提純氯化鈉的重要方法，但是化學(xué)沉淀法和重結(jié)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(shí)驗(yàn)來確定化學(xué)沉淀法和重結(jié)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(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)垢而堵塞，導(dǎo)致生產(chǎn)無法正常運(yùn)行，同時(shí)還會使下游的產(chǎn)品達(dá)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(jìn)行進(jìn)一步的提純，使其純度達(dá)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(shí)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(jì)效益，緩解資源短缺的危機(jī)，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(xué)沉淀法和重結(jié)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(diǎn)是工藝簡單、技術(shù)成熟、設(shè)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(xué)院化學(xué)工程系 1 化學(xué)沉淀法 [2]化學(xué)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(yīng)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(dá)到除雜的目的。氯化鈉提純的化學(xué)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(jìn)行的，第一步加石灰乳除鎂，其化學(xué)反應(yīng)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(shí),也可適當(dāng)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(xué)反應(yīng)方程式為：23N和 ?? ???43232 2NCaCOa 該方法的特點(diǎn)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(shí)， 的濃度較高，會影響到 NaCl 的收率，同時(shí)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(shí)使得其生產(chǎn)工藝變得復(fù)雜，設(shè)備投資費(fèi)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(qiáng)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(xué)反應(yīng)方程式為： 2)(OHCa32CONa?? ??2)(Mgg332或者 用石灰—純堿苛化一步法，即 同時(shí)加入，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：2a)(CONH和 ????3232CaON該方法的特點(diǎn)是 沉淀析出的同時(shí)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(shí)使得其生產(chǎn)工藝變得復(fù)雜，設(shè)備投資費(fèi)用增多。 重結(jié)晶法 [4]重結(jié)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(shí)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(guān)系。一般是溫度升高，溶解度增大。若把固體溶 化工學(xué)院化學(xué)工程系2解在熱的溶劑中達(dá)到飽和，冷卻時(shí)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(dá)到提純目的。用重結(jié)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(xué)反應(yīng)；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(diǎn)相對適中；價(jià)廉易得，毒性低，回收率高，操作安全。 （2）將待重結(jié)晶物質(zhì)制成熱的飽和溶液制熱飽和溶液時(shí)，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(shí)，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(xiǎn)） 。 （3）趁熱過濾出去不溶性雜質(zhì) 趁熱過濾時(shí)，先熟悉熱水漏斗的構(gòu)造，放入濾紙后，先用少量熱的溶劑潤濕濾紙，過濾時(shí)，漏斗上蓋上表面皿，以減少溶劑的揮發(fā)。（4）抽濾 抽濾時(shí)，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(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行干燥。而干燥的方法很多，可以根據(jù)重結(jié)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(xué)院化學(xué)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(jié)晶的方法對其混合物進(jìn)行分離提純。重結(jié)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(jìn)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(jié)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(diǎn)是技術(shù)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(shè)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(gè)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(jì)預(yù)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(dá)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