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盧布蘭改進以前的制堿方法是什麽意思?

開辟現代化學工業生產

蘇打蘇打,有時簡稱堿,英文音譯叫Soda,化學成分是碳酸鈉(Na2CO3),廣泛存在於自然界,分布於世界各地。大部分隱藏在地表堿湖和裸露的礦床中,如非洲埃及首都開羅附近的瓦迪納特龍,美國懷俄明州西南部的天然堿礦床,歐洲匈牙利的堿湖,這些都是著名的。中國內蒙古鄂托克旗的堿湖群也很有名。在那些壹年不下兩三次雨的地方,秋天整天整夜地刮著風,到了冬天寒冷的季節,湖中所含的堿凍得像冰壹樣,覆蓋著壹層雪壹樣的堿霜。人們把它拿出來,在附近做壹些粗加工,做成塊,馱在牲畜上,運到張家口、古北口,再運到全國各地。這就是曾經大名鼎鼎的“口服堿”。

許多植物含有碳酸鉀和碳酸鈉,尤其是生長在鹽堿地、沿海地區和海洋的植物,吸收土壤或海水中的鈉離子(Na+)。當它們腐爛或燒成灰燼時,含有碳酸鈉,其含量可高達30%。中國400多年前的明代醫學家李時珍(1518-1593)寫的《本草綱目》中寫道:“蒿蓼屬,曬幹,燒灰,生水淋。”用今天的話來說就是把草曬幹燒成灰,然後把灰泡在水裏倒出汁液,汁液裏會有堿。書中還描述了它的用途:“去除汙垢和毛發。”這也是堿在我們日常生活中的用途。

歐洲人也知道如何從海藻的灰汁中提取堿。但隨著18世紀中期來自英國的工業革命,紡織、造紙、制皂、玻璃、印染等行業對堿的需求急劇增加,從天然堿和草木灰中提取的堿量明顯不足,需要手工生產。

根據分析,化學家們意識到食鹽、氯化鈉(NaCl)和純堿含有相同的成分,於是開始嘗試將食鹽變成純堿。

1737年,法國化學家杜哈梅爾·杜蒙梭(1700-1781)首先用硫酸(H2SO4)加熱鹽得到硫酸鈉(Na2S),然後用木炭加熱硫酸鈉生成硫化物。用醋酸(CH3COOH)將硫化鈉轉化為醋酸鈉(CH3COONa),然後加強加熱。乙酸鈉釋放出丙酮((CH3)2CO)蒸汽後,剩下純堿,在實驗室中完成人工制備純堿的過程,用化學反應方程式表示如下:

2 NaCl+h2so 4═na2so 4+2 HCl na2so 4+2c═na2s+2co 2═na2s+2ch2 cooh═2ch2 coona+H2S═2ch2 coona+

3 NaCl+4 HNO 3═3 nano 3+NOCl+Cl2 ↑+ 2h2o 4 nano 3+5c═2 N2 co 3+2 N2 ↑+ 3co 2↑其中nocl是亞硝酰氯,是王水的壹種成分。

然後在1773年,瑞典藥劑師、化學家卡爾·威廉·舍勒(1742-1786)將鹽溶液過濾到氧化鉛(PbO)中,形成苛性堿溶液(氫氧化鈉NaOH),暴露在空氣中吸收二氧化碳氣體,得到黃色的氧氯化鉛(PbOCl?PbCl)沈澱和碳酸鈉溶液:

2NaCl+2PbO+H2O══2NaOH+2PbOCl?PBC L2 NaOH+CO2-na2co 3+H2O 1780英國化學家詹姆斯·凱爾(1735-1820)用這種方法在達德利建立了生產純堿和肥皂的工廠,打開了英國純堿商品化的市場。

1777年,法國牧師約瑟夫·弗朗索瓦·瑪麗·馬爾赫比(1733-1827)將鹽轉化為硫酸鈉,然後將硫酸鈉、木炭和鐵屑混合並燃燒,將產物暴露在空氣中,然後用水潷析,得到碳酸鈉,65438+。後來,法國藥學教授浦克(Emil Kopp,1817-1875)改進了這種制堿方法,用氧化鐵(Fe2O3)代替鐵屑。他的方法傳到英國後,建了工廠進行生產,純堿年產量已達數千噸。該生產過程分為四個步驟,化學反應表示如下:

2nacl+h2so4══na2so4+2hcl3na2so4+2fe2o3+16c══fe4na6s3+14co↑+2co2↑fe4na6s3+o2+2co2══fe4na2s3+2na2co3charles·c·吉利斯皮,《勒布朗過程的發現》。伊希斯,1957,48(2):152-170。

Fe 4 na 2s 3+7o 2═2 fe2o 3+na2so 4+2so 2↑這就造成了現代化工生產中的牙齒萌出,使得生產過程中產生的副產物得到回收利用,降低了生產成本。

同壹時期,1778年,法國博物學教授讓·克勞德·德·拉·梅泰裏(1743-1817)提出了與杜蒙梭相同的方法,杜哈梅爾於1779年在巴黎郊區設廠。這和馬厚碧等人的方法壹樣,因為硫酸消耗大,產品不純,停產了。

1783年,法國科學院懸賞1200裏弗爾(livre,法國貨幣單位法郎的舊稱,當時1裏弗爾約為40美元),獎勵制造純堿的方法,以滿足當時法國肥皂、紡織、漂染等行業的需要。

1789年,法國奧爾良公爵的私人醫生尼古拉斯·勒布朗(Nicolas Leblanc,1742-1806)改良了以前的蘇打制作方法,並於1791年獲得專利,由奧爾良公爵資助。

盧布蘭年輕時當過藥劑師的學徒,後來進入了巴黎外科醫學院。1780年成為奧爾良公爵的私人醫生。當時歐洲的藥劑師和醫生多為化學家或化學家,他們在配備各種化學藥品的情況下進行化學實驗。

法國科學院成立了壹個委員會來審查和批準從盧布蘭制堿的方法。使用的原材料是鹽、硫酸、木炭和石灰石(CaCO3)。生產操作過程主要分為三步:第壹步是鹽與硫酸反應生成硫酸鈉;第二步,將硫酸鈉、木炭和石灰石放入回轉爐中加強熱量:Na2SO4+4c ═ Na2S+4Co ↑,NAS+CaCO3 ═ Na2CO3+CAS,產生黑色熔體,冷卻成黑灰,其實是碳酸鈉、硫化鈣和木炭的混合物。

1793 165438+10月6日,奧爾良公爵被當時法國爆發的資產階級革命派送上斷頭臺,10月28日,1794 65438+聖德尼工廠被沒收。盧布蘭沒有收到獎金。雖然聖丹尼斯工廠在1801分給他,但他當時窮得無法生存,只好進了濟貧院。他在1806自殺。

盧布蘭去世了,他創辦的工廠被沒收了,但他的制堿方法仍在馬賽和法國其他幾個城市使用,後來德國和奧地利也建起了按照他的制堿方法生產的工廠。英國的紡織工業比法國多,規模也大,需要大量純堿。1761-1815年,英國化學家坦南特在聖羅洛克斯(St . 1823年,英國政府宣布食鹽免稅,促進了英國以食鹽為原料的化學工業生產。化學工業企業家馬斯普拉特(1793-1886)抓住這個機會,在利物浦、牛頓、弗萊明頓等英國著名城市設廠。到1886年,英國已經用盧布蘭法生產了數百萬噸純堿。黑灰中純堿含量增加到465,438+0%,65,438+0,830開始產生白灰,即無水碳酸鈉。溶於水後,含水晶體結晶出來。

氯化氫氣體是魯布蘭純堿生產的副產品,最初被排放到大氣中。後來,由於環境汙染嚴重,英國議會通過管理條例,迫使生產者試圖恢復它。1836年,肥皂制造商Gosic (1799-1877)制造了壹個裝滿焦炭的洗滌塔,使上升的氯化氫氣體被下落的水吸收,得到鹽酸。1866年,生產工人亨利·迪肯(1822-1876)和弗迪安·胡爾特(1844-1896)將這種氯化氫氣體與預熱的空氣混合,通過銅或氧化錳(作為催化劑)進行轉化。1822工業化學家吉斯(1844-1917)將含有二氧化碳的煙氣引入廢料中,使廢料中的硫化鈣轉化為硫化氫(H2S),再氧化為硫磺;

cas+CO2+H2O═CaCO3+H2S↑2h2s+O2═2s+2h2o不僅回收了副產物,還去除了汙染環境的產物,開辟了現代化工生產的途徑。

1814年,盧布蘭去世8年後,巴黎理工學院裏豎起了壹座盧布蘭的雕像,給人們留下了回憶(圖1-2)。

雖然魯布蘭純堿工藝流行了壹段時間,但缺點還是很多,主要是反應過程在固體中進行,需要高溫,設備生產能力小,腐蝕嚴重,原料利用不充分,工人勞動條件差,純堿質量差。因此生產商們爭相研究其他制堿方法。這是科技發展的必然趨勢。

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