肥皂是我们生活中必不可少的生活用品,我们洗手、洗衣服都离不开它。一般来说,洗衣服的肥皂都是碱性的,碱性的肥皂的去污能力比较强。那么问题来了,化学当中是如何制碱的呢?
一、氨碱法(又称索尔维法)
1892年,比利时人索尔维(Ernest Solvay,1832-1922)以食盐、氨、二氧化碳为原料,制得了碳酸钠,是为氨碱法(ammomia soda process)。
原理:
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。其化学反应原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2→NaHCO3↓+NH4Cl,将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,放出的二氧化碳气体可回收循环使用。含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
CaO+H2O→Ca(OH)2,
2NH4Cl+Ca(OH)2→CaCl2+2NH3↑+2H2O
优点:
1、原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;
2、副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。
缺点:
1、产生大量的氯化钙,而氯化钙的用处不大,不处理会影响环境;
2、原料食盐的利用率只有72%~74%,剩余的氯化钠和氯化钙一起排出,原料利用率低。
二、联合制碱法(又称侯氏制碱法)
我国化学工程专家侯德榜(1890~1974)于1943年创立的,是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。
原料:食盐、氨和二氧化碳(其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气)。
原理:
C+H2O→CO+H2 ;
CO+H2O→CO2+H2;
①NaCl(饱和溶液)+NH3(先加)+H2O(溶液中)+CO2(后加)→NH4Cl+NaHCO3↓(溶解度一般因为不断添加原料达到溶液饱和才沉淀)②2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
联合制碱法包括两个过程:第一个过程与氨碱法相同,将氨通入饱和食盐水而成氨盐水,再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液。第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体。由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大,低温时的溶解度则比氯化钠小,而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多。所以在低温条件下,向滤液中加入细粉状的氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液,已基本上被氯化钠饱和,可回收循环使用。
联合制碱法与氨碱法比较,其优点:
1、食盐的利用率提高到96%以上,应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。
2、得到了另一种化工产品—氯化铵。3、设备、工艺上更简单,操作更方便、成本更低。