ТЕХНОЛОГИЈА ОСНОВНИХ НЕОРГАНСКИХ СОЛИ

1. ТЕХНОЛОГИЈАОСНОВНИХ НЕОРГАНСКИХ СОЛИ Pripremio: Varga Ištvan HEMIJSKO-PREHRAMBENA SREDNJA ŠKOLA ČOKA varga.i@neobee.net

2. У оквиру ове теме обрађене су технологије следећих неорганских соли: • Натријум-хлорида • Бакар (II)-сулфат-пентахидрата • Хлорног креча и • Натријум-сулфата Наведене соли представљају врло значајне производе а и сировине за добијање многих других неорганских и органских једињења.

3. ТЕХНОЛОГИЈА НАТРИЈУМ-ХЛОРИДА NaCl

4. Особине и налажење NaCl Особине: • У чистом стању је у виду безбојних кристала; • Чист NaCl није хигроскопан; • Врло добро се раствара у води. На собној темеператури растворљивост је 380 г/ литар. Налажење: У природи се налази у огромним количинама и то: - у чврстом стању као камена со и - у раствореном стању у морима, океанима, језерима и сланим изворима. Отворена мора садрже од 3,3 – 4 % NаCl. Укупна количина NaCl у океанима и морима износи око 4х 1016 тoнa.

5. Fizikai és kémiai tulajdonságokKristályai hexaéderek. Könnyen hasad. Körömmel megkarcolható. Mohs- keménysége 2.Olvadáspontja 801 °CForráspontja 1465 °CSűrűsége 2,16 g/cm3Vízben jól oldódik (25 °C-on 35,9 g/100 ml)

6. Значај и употреба Натријум-хлорид или кухињска со је неопходан за исхрану људи и животиња. • Укупно у организму одраслог човека има у просеку око 100 грама натријума. • Натријум је главни катјон екстрацелуларне течности где је везан већим делом за хлор. • У крвној плазми га има око 142 ммол/л,што одговара маси од око 3,3 грама/литар. • Натријум се највише уноси у организам у облику NaCl као додатак хране. • Дневна потреба одраслог човека за натријумом је 4-5 грама, што одговара маси од 10 – 15 грамаNaCl. Због свог великог значаја спада у стратешке производе сваке земље.

7. Употреба: • Прехрамбена индустрија; • У процесу производње соде; • За добијање елементарног Na i Cl2 ; • За добијање натријум-хидроксида; • За производњу гаса хлороводоника; • Индустрија сапуна; • За регенерацију пермутита и других измењивача за омекшавање воде; • За прављење смеша за хлађење; • За таложење боја, итд.

8. Производња NaCl У зависности од налазишта,кухињска со се добија на три начина: • Рударским вађењем камене соли; • Испаравањем морске или слане језерске воде помоћу сунчане енергије; • Упаравањем раствора добијених из сланих извора.

9. Рударско добијање соли Наслаге соли испод површине земље садрже око 95 % NaCl. Извађени комади соли дробе се у чељусним дробилицама до комада величине ораха,затим се ручно врши одвајање комада гипса и друге јаловине. Добијени комади камене соли се потом мељу, класирају на ситима и пакују. Овако добијена со се не употребљава за прехрамбене сврхе.

10. Добијање соли из морске воде У морској води у просеку има око 3,5 масених % соли, од чега: • 78 % NaCl , • 11 % MgCl2 , • 5 % MgSO4 i oкo • 6 % разних других соли ( CaSO4,K2SO4,CaCO3 , MgBr2) Поред наведених соли морска вода садржи и извесне количине органских материја, алге, планктоне, микроорганизме .

11. Процес производње заснива се на селективној кристализацији појединих соли у два типа постројења: • Соларна постројења (упаравање се вршипод дејством Сунчеве енергије); • Соларно- термичка постројења ( комбиновано угушћивање прво у природним условима а потом у вакуум-упаривачима). Поред ових постројења морске солане садрже и линије за: • Испирање; • Пречишћавање и • Рекристализацију исталоженог NaCl.

12. Испрани кристали цеде се у центрифуги и суше у сушарама. Пре паковања соли која се користи за исхрану додаје се КI. Oсновни недостатак солана на соларну енергију је зависност од природних услова: • Падавина; • Брзина струјања ветрова; • Температуре воде и ваздуха, итд.

13. Производња упаравањем сланих раствора Пречишћен слани раствор се упарава вештачким путем у упаривачима са турбокомпресијом паре која је грејни флуид. Разблажен раствор соли улази кроз предгрејач у упаривач у коме се раствор соли концентрише. У доњем делу упаривача налазе се грејне цеви кроз које пролази прегрејана водена пара која служи за загревање раствора. Секундарна пара се одводи у компресор где се компримује тако да јој се повишава температура на 120 о C.Ова прегрејана пара служи као грејни флуид за загревање раствора. Концентрован раствор са исталоженом соли излази на дну упаривача.

14. Шема укувача са турбокомпресијом t = 100 oC Турбокомпресор Предгрeјач Секундарна пара t = 120 oC NaCl (s) Полазни раствор NaCl

15. ТЕХНОЛОГИЈА БАКАР (II)-СУЛФАТА-ПЕНТАХИДРАТА CuSO4 x 5 H2O

16. Oсобине и значај Особине: • Кристална супстанца азурноплаве боје (плави камен) • Густина је 2,284 г/сm3 ; • Добро се раствара у води (растворљивост на 20 оC је 208 г / л., а на 100 о С је 736 г / л.); • Загревањем на око 200 о С, губи кристалну воду и прелази у бели прах: CuSO4 x 5H2O CuSO4 + 5 H2O • Водени раствор има pH < 4,2; • У органским растварачима као што су етанол и метанол врло мало се раствара.

17. Значај и употреба плавог камена: Најважнија техничка со сумпорне киселине. У природи се налази у јамској води бакарних рудника где настаје оксидацијом бакарсулфида (CuS). Употребљава се : • За производњу плавих и зелених минералних боја; • У галванопластици ; • За импрегнацију дрвета ; • Као фунгицид (средство за сузбијање болести биља које изазивају гљиве ) ; • Као флотациони реагенс за сулфидне руде цинка ;

18. Производња плавог камена Основна сировина је бакар у облику шупљих гранула пречника око 3 см и 40 %-на сумпорна киселина. Процес добијања састоји се у томе да се бакар раствара у сумпорној киселини уз продувавање ваздуха и водене паре,при чему се одвија следећа егзотермна реакција: 2 Cu + O2 + 2H2SO4 + 3 H2O 2 CuSO4 x5H2O За производњу 1 тоне плавог камена потребно је: • 265 кг бакра • 410 кг сумпорне киселине • 600 м3 ваздуха • 800 кг водене паре и • 40 кWh електричне енергије.

19. Упрошћена шема торња за растварање Cu Cu- грануле H2SO4 40 %-на 65 -100 oC Торањ од бетона са оловном облогом Cu грануле Водена пара Решето Ваздух Муљ 45-50 % - ни раствор CuSO4

20. Добијени раствор плавог камена садржи око 1 % сумпорне киселине,затим у траговима може да садржи и једињења гвожђа и арсена. Пре увођења раствора у кристализаторе,врши се његово пречишћавање од наведених примеса. Пречишћен раствор води прво на упаравање а потом на брзу кристализацију. У кристализаторима уз стално мешање и хлађење настају ситнозрни кристали,који се од матичног луга одвајају цеђењем,потом суше до влажности око 2 %. Матични луг се меша са свежом количином сумпорне киселине и враћа у торањ за растварање бакра. Технички плави камен има чистоћу 98 – 99 %.

21. ТЕХНОЛОГИЈА Х Л О Р Н О Г К Р Е Ч А Ca Cl(OCl)

22. Особине и употреба Особине: • Meшовита со хлороводоничне и хипохлорасте (HOCl ) киселине; • Састав техничког хлорног креча је: 3CaOCl2 x Ca(OH)2 x 5 H2O • Бели прах који мирише на хипохлорасту киселину ; • Раствара се у води,али због присуства гашеног креча раствор је мутан ; • На ваздуху упија влагу и CO2 и брзо се разлаже: 2CaCl(OCl) + H2O + CO2 CaCl2 + CaCO3 +2HOCl • Јако оксидационо средство .

23. Употреба: • За дезинфекцијуотпадних вода ; • За бељење у текстилној индустрији ; • У производњи целукозе и хартије ; • За пречишћавање ацетилена и других производа од нафте ; • Као оксидационо средство користи се при производ- њи хлороформа,хлорпикрина и тд. Користе се две врсте раствора : - кисели ( има јаче оксидационо дејство) и - базни ( мање је агресиван).

24. У киселој средини хлорни креч се разлаже према следећој реакцији: CaCl(OCl) + 2 HCl CaCl2 + H2O + Cl2 • У базној средини настаје хипохлораста киселина која се разлаже на насцентни кисеоник: HClO HCl + O И елементарни хлор а и атомски кисеоник су јака оксидациона средства. Вредност хлорног креча цени се према садржају активног хлора (хлор који је везан преко кисеоника), што теоријски може бити 49 масених %, а практично свега 36 – 39 %.

25. Производња хлорног креча Као сировине користе се: • Прашкаст Ca(OH)2 ; • Гас за хлоровање са садржајем елементарног хлора од 40 – 50 %. Процес хлоровања гашеног креча одвија се у торњу са осам подова по Бакману у супротнострујном току хлора и гашеног креча.

26. Упрошћена шема Бакманове коморе Гашени креч Мешалица са грабуљама Излазни гас 1 .под 2. под 4. под 3. под 5. под 6.под 7.под Хлор 8.под CaCl(OCl) CaCl(OCl)

27. ТЕХНОЛОГИЈА Н А Т Р И Ј У М – С У Л Ф А Т А Na2SO4

28. Особине, налажење и употреба Особине: • Из засићених водених раствора - изнад 32,384 оС кристалише безводни Na2SO4. - испод 32,384 оС настају прозрачни моноклинични кристали Na2SO4 x 10 H2O ( Глауберова со ). • Безводна со стајањем на ваздуху хидратише узимајући воду из ваздуха повећавајући значајно своју запремину. • Тачно на 32,384 оС,што може да се узме и за стандард за утврђивање температуре, Глауберова со се разлаже на засићен раствор и безводни Na2SO4. • Растворљивост у води опада са порастом температуре.

29. Налажење: У природи га има у виду : - наслага различитих минерала као што су: Астраханит - Na2SO4 x MgSO4 x 4 H2O Глауберит – Na2SO4 x CaSO4 Глазерит – Na2SO4 x 3 K2SO4и други. - сланим језерима у Канади, САД , Јужној Америци, у области Аралског и Касписког мора.

30. Употреба: • У производњи средстава за прање; • У индустрији стакла и целулозе; • Код бојења и оплемењавања текстила; • У производњи коже; • У галванотехници; • У производњи диалкилсулфата, Na2S, воденог стакла, ултрамарина, емајла, каустичне соде; • За пуњење затворених грејних система (соларног грејања) итд.

31. ПроизводњаNa2SO4 • Данас се индустријски претежно добија као споредан производ при: - добијању калијумових соли, - Кухињске соли и - Боракса; • Из минерала и природних раствора; • Из кухињске соли у пећима.

32. Добијање из минерала и природних паствора Као минерали користе се: тенардит,глауберит и мира- билит. Добијање се заснива на лужењу минерала водом,при чему настаје раствор из којег искристалише Глаубе- рова со, која се подвргава дехидратацији. Из сланих подземних вода и језера богатих Na2SO4 –oм добија тако што се на великој површини раствор соли концентрише(углавном лети), а зими долази до издвајања Глауберове соли, која се потом дехидратише.

33. Добијање као споредног производа После прераде карналита заостали раствор садржи MgSO4 .Aко сe том раствору дода кухињска со,долази до двогубе измене и настајукристали Na2SO4. MgSO4 + 2 NaCl Na2SO4(s) + MgCl2 При производњи вискозног влакна,витамина С, мравље киселине, натријум-дихромата такође настаје и Na2SO4 , који се може издвојити.

34. Добијање из NaCl у пећима Као сировине употребљаваjу се: • Натријум-хлорид (брикетиран) , • Глина, • Слама и опиљци, • Сумпор-диоксид, • Водена пара. Суштина добијања је да се брикети NaCl, глине и сламе помешају са катализатором – FeSO4 ,a добијена смеша се смести у торњеве. У торњеве се удувава смеша SO2, водене паре и ваздуха. На температури не већој од 540 оС, одвија се следећа егзотермна реакција: 4NaCl + 2H2O + 2 SO2 + O2 2 Na2SO4 + 4 HCl(g)