CAUSTIFICAREA SODEI CU LAPTE DE VAR

CAUSTIFICAREA SODEI CU LAPTE DE VAR

Caustificarea solutiilor de carbonat de sodiu reprezinta cel mai vechi procedeu de obtinere a hidroxidului de sodiu. Instalatiile industriale de fabricare a hidroxidului de sodiu prin procedeul de caustificare utilizeaza solutii diluate provenite de la coloana de debicarbonatare din instalatia de obtinere a carbonatului de sodiu prin procedeul amoniacal.

Obtinerea hidroxidului de sodiu prin caustificare decurge conform reactiei:

Din studiul sistemului s-a constatat ca, gradul de transformare a carbonatului de sodiu depinde, in primul rand, de concentratia solutiei de carbonat de sodiu care se supune caustificarii. Carbonatul si hidroxidul de sodiu sunt compusi usor solubili in apa, in consecinta, viteza reactiei va fi determinata de solubilitatea hidroxidului, respectiv carbonatului de calciu. Pe masura ce concentratia de hidroxid de sodiu creste in sistem, solubilitatea hidroxidului de calciu va scadea, determinand o scadere a vitezei reactiei directe. Echilibrul de reactie se stabileste atunci cand solubilitatea hidroxidului de calciu va fi egala cu cea a carbonatului de calciu. Datorita acestui echilibru, nu se poate ajunge la o transformare totala a carbonatului de sodiu in hidroxid de sodiu.

Desfasurarea reactiei poate fi urmarita prin intermediul raportului ionic OH^-/CO₃^2-.

Ionii de HO^- din solutie provin din disocierea electrolitica a hidroxidului de sodiu, foarte solubil si mai putin din disocierea partiala a hidroxidului de calciu, putin solubil. Pentru a favoriza raportul ionic OH^-/CO₃^2- va fi necesar sa se lucreze in conditii in care creste solubilitatea hidroxidului de calciu, adica la temperaturi scazute. Caustificarea trebuie, insa, realizata la temperaturi de 80-90⁰C pentru a evita formarea de carbonati dubli de calciu si sodiu, respectiv pentru a creste viteza de reactie.

Ionii de CO₃^2- provin aproape exclusiv din disocierea electrolitica a carbonatului de sodiu, deoarece carbonatul de calciu in solutii neutre si slab alcaline este practic insolubil. Rezulta deci, ca pentru deplasarea echilibrului de reactie va trebui sa se lucreze cu solutii in care concentratia de carbonat este mica, conversia carbonatului de sodiu crescand cu dilutia solutiei de carbonat de sodiu. Practic se lucreaza cu solutii de 10-20%, realizanduse conversii de 84-97%.

Fig.1. Instalatie experimentala de caustificare 1.- balon cu trei gaturi; 2.- agitator; 3.- termometru; 4.- refrigerent    ascendent; 5.- baie de apa; 6.- sursa de inalzire

Scopul lucrarii este de a stabili concentratia solutiei de carbonat de sodiu pentru care randamentul in hidroxid de sodiu este maxim. In acest sens, se vor prepara patru probe de concentratii diferite de carbonat de sodiu (5,10,15, respectiv 20%)

Caustificarea se va realiza intr-o instalatie experimentala prezentata schematic in figura 1.

Mod de lucru: Se calculeaza cantitatea necesara de carbonat de sodiu anhidru pentru a prepara 250cm³ solutie de concentratie indicata. Carbonatul de sodiu cantarit, se dizolva, sub agitare, in apa, la cald (50-60⁰C) in balonul de sticla cu capacitatea de 500cm³. Dupa dizolvarea completa, se ridica treptat temperatura la 80-90⁰C, timp in care se dozeaza sub agitare continua cantitatea stoechimetrica de oxid de calciu. Dupa un minut de la introducerea intregii cantitati de oxid de calciu se ia o proba de 5cm³, in care se determina continutul de hidroxid, respectiv de carbonat. Recoltarea probelor se continua la intervale de 10 min., pana cand analizele dintre doua probe consecutive nu difera semnificativ.

Probele de suspensie prelevate se introduc in eprubete, se racesc rapid si se lasa sa decanteze. Din solutia limpede se ia o proba de 1cm³, se dilueaza cu apa distilata si se titreaza cu acid clorhidric 0,1n initial in prezenta de fenolftaleina, apoi, dupa virajul acesteia, in prezenta de metiloranj. Titrarea in prezenta de fenolftaleina (F), care vireaza la pH=8, permite determinarea ionilor de hidroxid si a 1/2 din ionii de carbonat:

(1)

Titrarea in prezenta de metiloranj, care vireaza la pH=4,3, permite determinarea alcalinitatii totale adica a intregii cantitati de ioni de hidroxid, respectiv carbonat:

(2)

Daca titrarea se continua in proba titrata in prezenta de fenolftaleina, volumul de acid consumat pana la virajul metiloranjului, corespunde cu 1/2 din cantitatea de carbonat.

Daca se noteaza cu:

n₁ volumul de solutie de acid clorhidric 0,1n consumat la titrarea in prezenta de fenolftaleina si cu

n₂ volumul de acid clorhidric 0,1n consumat la titrarea in prezenta de metiloranj, atunci

n₁-n₂= n va reprezenta volumul de acid clorhidric 0,1n consumat pentru neutralizarea hidroxidului de sodiu.

Randamentul in hidroxid de sodiu se calculeaza conform relatiei:

(3)

Referatul lucrarii va cuprinde tabelul de date experimentale:

reprezentarile grafice ale variatiei randamentului de hidroxid de sodiu in timp, pentru cele patru probe.

Din analiza rezultatelor obtinute se va indica concentratia da carbonat de sodiu pentru care randamentul de hidroxid de sodiu este maxim.