[탄산나트륨의 제조, 탄산나트륨의 제조법] 탄산나트륨의 제조법

소개글

[탄산나트륨의 제조, 탄산나트륨의 제조법] 탄산나트륨의 제조법에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서 론

2. 이론 및 기본원리

3. 실험 장치 및 실험방법

4. 결과 및 논의

5. 결론

본문내용

모니아 소오다법과의 원단위의 비교: 염안소오다법과 종래 암모니아 소오다법을 비교하면 전자는 원재료비가 40%비싸지만 염안과 소오다회를 동시 생산하면 종래의 암모니아 소오다법의 NH3의 증류와 석회석의 하소 공정이 불필요하게 된다. 이 때 염은 완전히 이용되며 석회석, 코우크스, 증기가 불필요하게 되어 공정이 대단히 간편하므로 소오다회의 가격도 저하된다. 특히 이 방법은 일본에서 주로 사용하고 있다.
(b) 증발법(蒸發法)
NaHCO3모액과 NH3의 증류 폐액과의 혼합 용액을 증발시켜서 NH4Cl과 NaCl을 교대로 결정, 석출시키는 방법이다. 두 액을 혼합하면 모액 중의 NH4Cl, NaCl, CaCO3로 되며 그 중 CaCO3는 석출되고 나머지는 NaCl과 NH4Cl의 용액이 된다. NaCl이 많을 때는 증발에 의해서 처음 NaCl을 석출, 분리하면 액 중에는 NH4Cl/NaCl의 비가 커지고(NH4Cl의 농도가 크다) 상온으로 냉각하면 NH4Cl이 석출된다.
반대로 NaCl쪽이 적을 때는 NaCl을 포화 또는 조금 석출될 때까지 증발하고 상온으로 냉각하면 NH4Cl석출되며 동시에 소량 석출된 NaCl은 재차 용해된다. NH4Cl석출 후는 NH4Cl/NaCl이 작으므로 증발을 계속하면 NaCl이 석출된다. 즉 NH4Cl/NaCl이 대체적으로 처음 액과 같아지므로 재순환 사용한다. 이 방법은 모액의 탈탄산이 필요하고 조작 중 NH4Cl의 분해에 의한 증발관의 침식에 문제가 있고 또 에너지적으로 냉각법에 비하여 불리하여 현재는 거의 사용하지 않고 있다.
(C) 중간 염법(中間鹽法;zahn)
이 방법은 NaCl과 동시에 용해하기 쉬운 나트륨염(황산염, 티오시안산염 등)을 10-20% 가한 액에 고형 NH4HCO3를 가한다. 다음에 NaHCO3를 침전 분리하고 모액에 또다시 NaCl을 가하여 NH4Cl을 석출 분리시킨 후 이 모액을 재차 사용하고 고형 NH4HCO3을 작용 시킨다.
NaX~+~~NH_4 HCO_3 ~→~NaHCO_3 ~+~ NH_4 X ~~(A)
NaCl~+~NH_4 X ~→~NH_4 Cl ~+~NaX ~~(B)
X : SO4 , NO3' , CNS'등
위 조작에서 손실되는 NaCl은 NaHCO3와 NH4Cl에 붙어 있는 것(0.2-0.3%)뿐이므로 Na이용률은 90% 이상이 된다. 이 방법에서는 NaHCO3와 NH4Cl의 수율이 크지만 NH4Cl이 NaHCO3의 공침에 의해서 불순해진다. 식(B)의 완결도가 충분하지 못하므로 소오다회의 일정 생산량에 대해서 다량의 원액을 순환시키는 것이 필요하다.
2-6 탄산나트륨에 관련된 공업약품
(1) 중조(重曹;탄산수소나트륨)
품위와 사용 목적에 따라 국중(약국규격품), 식중(식품규격품), 병중(공업용)등이 있다.
제법 - 습식과 건식이 있다. 습식은 전해법 가성소오다 용액에 CO2를 가압해서 송입하여 NaHCO3를 결정 석출시킨다. 건식은 결정 Na2CO3에 밀폐용기 중에서 CO2와 반응시켜서 제조한다. 의약용으로 쓰이는 것을 제조하려면 원료 중의 중금속 유기물을 주의해서 제거해준다.
(2) 세스키탄산 나트륨
습식에 의한 중조 제조에서 중조 분리 모액을 농축하면 용액 중의 NaHCO3의 일부는 분해하여 Na2CO3로 되고 NaHCO3과의 복염이 침상결정으로 얻어진다. 이것은 안정한 화합물로서 알칼리성에 적당하므로 동물성 섬유의 세척제, 샴푸 등에 널리 쓰인다.
3. 실험 장치 및 실험 방법
- 시약 및 기구
NaCl … 35g conc- NH4Cl … 70ml CaCO3 … 100g HCl … 70ml
얼음 … 200g 3각 플라스크 … 2개 아스피레이터 … 1개 U자관 … 1개
히이터 … 1개 Liebig 응축기 … 1개 둥근바닥 플라스크(300ml) … 3개
- 실험 방법
① 100ml의 물에 35g의 소금을 포화시키고 이것을 그림1의 플라스크 B에 옮긴다.
그림1의 장치도는 암모니아 함수의 제조장치이다.
NaCl의 20℃에서 용해도는 26.39g/100g H2O이다.
② 플라스크 A를 서서히 가열하여 NH3를 발생시켜 약 20분간 플라스크 B에 통과시킨
다. 다음에 NH3통과를 중지하고 플라스크 B를 냉각한다.
③ 그림2와 같은 장치를 조립하고 암모니아 함수가 든 플라스크 B를 냉각시키면서
Kipp장치 A로부터 CO2가스를 약 20분간 주입시킨다. 백탁이 될 때 방치하면 호상
(糊狀)의 결정이 석출한다. 산성탄산나트륨의 용해도는 상당히 적어서 0℃에서
6.9g/100g H2O, 20℃ 에서 9.6g/100g H2O이다.
실제 실험에서는 플라스크에 직접 이산화탄소를 주입하였다.
④ 그림2의 플라스크 B에 있는 반응생성물(산성탄산나트륨)을 흡인 여과하고 얻은 중조
를 여과지 상에서 건조시키고 이를 시험관에 넣어 그림3과 같이 조립한다.
⑤ 그림3의 시험관에 NaHCO3를 넣고 300℃까지 가열한다. 이산화탄소가 발생하면 석회
수가 백탁이 되며 약 30분간 이 공정을 계속한다. 시험관 내에 남는 것이 Na2CO3이
며 이를 꺼내어 평량하고 수율을 계산한다.
4. 결과 및 논의
- Na의 이용율
35g ~×~ Na OVER NaCl ~=~ 35 ~×~ 23 OVER 58.5 ~=~ 13.76g
- 생성된 Na2CO3중의 Na의 양
0.495 ~×~ Na OVER {Na_2 CO_3 * 0.5} ~=~0.495~×~23 OVER {106*0.5} ~=0.215
- Na의 이용율(%)
{생성~NaHCO_3 ~중~Na량} OVER {사용~NaCl~중~Na량}~×~100~=~ 0.215 OVER 13.76
×100~ =~ 1.56%
실험할 때 조작 미숙으로 적정량에 커다란 영향을 미친것 같다. Na의 이용률과 수율이 높으리라고 예상하였는데 예상을 빗나가 이용율이 적었다.
5. 결론
암모니아 소다법을 사용하여 탄산나트륨을 제조하였는데 이론적으로는 수율이 높고 고순도의 탄산나트륨을 얻을 수 있다고 하지만 실험조작상의 미숙으로 기대치에 못미치고 말았다. 실험은 대체적으로 쉬운 편이었다. 여기에서 Na의 이용율은 1.56%를 얻었으며 순도는 측정하지 않았다.
6. 참고문헌
無機工業化學 淸文閣 1991.1.10 盧載星외 3인

키워드

탄산나트륨,   암모니아소다법,   르블랑법,   솔베이법,   소다공업,   탄산나트륨의 제조