497-19-8 / 無水碳酸鈉主要用途是什么

【背景及概述】^[1][2][3]

碳酸鈉化學(xué)式Na₂CO₃，又叫做純堿，俗稱蘇打。無水碳酸鈉是白色粉末或細(xì)粒，加熱至851℃時熔化而不分解，相對密度為2.532。易溶于水，溶解時放熱; 由于它是強(qiáng)堿弱酸鹽，在水中高度水解，其水溶液呈強(qiáng)堿性。碳酸鈉常以水合物形式存在，可以有幾種水合物： 一水物Na₂CO₃·H₂O，七水物Na₂CO₃·7H₂O和十水物Na₂CO₃·10H₂O。日常的食用堿主要是十水碳酸鈉，俗名洗滌堿或晶堿。它存在于我國內(nèi)地的鹽堿湖中，天冷低溫時，湖面上析出大塊晶體，叫做天然堿。透明晶狀的十水碳酸鈉在干燥空氣中易失去結(jié)晶水而變?yōu)榉勰?，主要轉(zhuǎn)變成一水碳酸鈉。碳酸鈉水溶液與水解性強(qiáng)的金屬離子作用時，由于水解互相促進(jìn)，最后得到的是堿式碳酸鹽或氫氧化物的沉淀。它吸濕性很強(qiáng)，吸濕后可結(jié)成硬塊，能從潮濕空氣中逐漸吸收二氧化碳，而成為碳酸氫鈉。碳酸鈉是化學(xué)工業(yè)中的重要產(chǎn)品之一，用途廣泛，是玻璃、造紙、肥皂、洗滌劑、紡織、制革、石油、染料、食品等工業(yè)的重要原料。

在冶金工業(yè)中用作助熔劑，在水的凈化中用作軟化劑，還可作為機(jī)械零件表面的去油劑，以及用來制取鈉和其他化合物。無水碳酸鈉作為基準(zhǔn)試劑，在各行各業(yè)的化學(xué)分析中被廣泛應(yīng)用。目前制備無水碳酸鈉的方法是：將工業(yè)無水碳酸鈉溶解于熱蒸餾水中，然后將其水溶液過濾后濃縮，便得到所用的基準(zhǔn)試劑無水碳酸鈉。這種方法只能將工業(yè)無水碳酸鈉中不溶于水的雜質(zhì)除去，而不能除去工業(yè)無水碳酸鈉中所含的Mg²⁺、Ca²⁺和Fe²⁺，致使在進(jìn)行化學(xué)分析時所得到的檢測精度受到影響，進(jìn)而可能導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果的錯誤；同時，應(yīng)為長時間濃縮碳酸鈉溶液，使得無水碳酸鈉成品澄清度不高，致使產(chǎn)品合格率較低。

【應(yīng)用】^[4]

碳酸鈉是重要的化工基本原料，主要用途有：①生產(chǎn)各種玻璃。在玻璃原料中作為玻璃調(diào)整劑或熔劑，使石英砂（玻璃形成體）中Si-O鍵斷裂而易熔，并降低粘度，增大膨脹系數(shù)。②化工原料。例如與石英砂反應(yīng)制硅酸鈉（水玻璃()，用于制備各種難溶碳酸鹽，用于制漂白劑、洗滌劑、催化劑、染料，以及作為礦石加工試劑。③在冶金工業(yè)中用來脫除硫和磷，并用作助熔劑。此外還用于造紙、制肥皂、制耐火材料和釉料，凈化水，以及在實(shí)驗(yàn)室中用作堿性熔劑。在生產(chǎn)上純堿可代替氫氧化鈉來中和酸：

碳酸鈉能形成含不同水分子數(shù)的結(jié)晶水合物。十水碳酸鈉又稱晶堿或洗滌堿，溶于水時吸熱，在空氣中易風(fēng)化而失去結(jié)晶水。主要用作洗滌堿，適用于洗滌紡織品，并用作棉和亞麻的漂白劑。一水碳酸鈉是最穩(wěn)定的碳酸鈉，商名碳氧，作為顯影劑組分用于照相業(yè)。

【制備】^[1][2]

方法1：一種無水碳酸鈉的制備方法，其特征在于：制備方法的步驟包括：

1）將工業(yè)碳酸鈉溶于水制成工業(yè)碳酸鈉水溶液，用氫氧化鈉調(diào)該工業(yè)碳酸鈉水溶液Ph值至13～14，攪拌加熱至55～65℃，反應(yīng)0.5～1.5小時，保溫1.5～2.5小時后，過濾得去Mg²⁺、Ca²⁺碳酸鈉水溶液；

2）在去Mg²⁺、Ca²+碳酸鈉水溶液中加入雙氧水，保溫22～24小時后，過濾得去Fe²⁺碳酸鈉水溶液；

3）向去Fe²⁺碳酸鈉水溶液中通入CO₂達(dá)飽和，得到有碳酸氫鈉沉淀析出的碳酸氫鈉水溶液；

4）吸濾碳酸氫鈉水溶液，得到碳酸氫鈉結(jié)晶；

5）將碳酸氫鈉結(jié)晶水洗后，脫水，將脫水后的碳酸氫鈉結(jié)晶干燥，即得基準(zhǔn)試劑無水碳酸鈉成品。

方法2：一種高純無水碳酸鈉的制備方法，其特征在于：方法如下：

1）溶解無水碳酸鈉：

將工業(yè)純無水碳酸鈉慢慢加入蒸餾水不銹鋼桶中，不斷攪拌測其相對密度為1.16～1.18g/mL，得溶液A；

2）制得結(jié)晶碳酸鈉：

將分析純乙醇放入不銹鋼盆內(nèi)，盆上放置活性炭及純度低的過濾篩，然后將A溶液慢慢倒入篩中過濾，濾液流入乙醇盆中，不斷攪拌，自然冷卻直至碳酸鈉析出，抽濾干燥得到碳酸鈉B；

3）制得高純無水碳酸鈉：

將步驟(2)得到的B置于聚乙烯塑料桶中，加入蒸餾水?dāng)嚢枞芙?，將溶液用布氏漏斗過濾，將濾液量于鉑金蒸發(fā)皿中，加熱蒸發(fā)，加熱攪拌180℃～200℃，至析中結(jié)晶，趁熱用不銹鋼離心機(jī)甩干，將晶體置于鉑金蒸發(fā)皿中于馬弗爐上加熱，不斷翻動，至失去水分，移入真空干燥器，冷卻干燥，即得高純無水碳酸鈉。

【主要參考資料】

[1] 張為玲.無水碳酸鈉的制備方法. CN200810151994.1，申請日2008-10-06

[2] 胡建華.一種高純無水碳酸鈉的制備方法. CN201010229244.9，申請日2010-07-17

[3] 中國中學(xué)教學(xué)百科全書·化學(xué)卷

[4] 科學(xué)技術(shù)社會辭典·化學(xué)