Перхлорат натрію: формула, загальні відомості, хімічні властивості. Натрію хлорат: екотоксичність Транспортування і зберігання
Хлорати - солі однієї з кисневих кислот хлору, хлорноватої кислоти - НСЮ3. Хлорнрватая кислота і її солі при нагріванні легко розкладаються з виділенням кисню, переходячи в солі хлорної кислоти - перхлорати. Все хлорати в більшій чи меншій мірі розчинні у воді. Розчинність хлората натрію у воді 50,2% при 20 ° і 69,7% при 100 °. У водних розчинах хлорати надзвичайно стійкі навіть в присутності багатьох окислюються речовин. [...]
Хлорат натрію може змінювати органолептичні якості води, надаючи їй гіркувато-солоний присмак. Для встановлення граничних концентрацій досліджуваної солі у воді по смаку було здійснено за загальноприйнятою методикою кілька серій дослідів з водними розчинами хлорату натрію температури 20 і 60 °. Результати дослідів представлені в табл. 1. [...]
Хлорат натрію - це білий або жовтуватий кристалічний порошок, який хо-. рошо поглинає воду і розпадається при нагріванні до 300 ° С. [...]
Хлорат натрію - малотоксичний для теплокровних, ЛД50 для щурів 1,2 г на 1 кг, однак за кордоном відзначалися випадки смертельного отруєння людей при застосуванні хлората натрію для боротьби з бур'янами. Діє на кров, викликає розпад червоних кров'яних тілець і переводить гемоглобін в метгемоглобін. Клініка отруєння: жовтяниця, блювота жовчю, шлунково-кишкові розлади, шкірні висипі, лихоманка. [...]
Хлорат натрію - кристалічна речовина білого кольору, Ти 248 ° С, щільність 7,49 г / см3, розкладання починається при 265 ° С, добре розчинний у воді, аміаку, спирті, гліцерині, ацетоні, погано - в гексані і толуолі. [. ..]
ГДК хлората натрію в повітрі робочої зони 5 мг / м3. [...]
Наші дослідження хлората натрію включали гострі і підгострі токсикологічні експерименти, а також хронічний санітарно-токсикологічний експеримент. [...]
Для вивчення впливу хлората натрію на -хід мінералізації органічного забруднення було поставлено кілька серій дослідів по визначенню динаміки БПК під впливом концентрації хлората натрію 20 і 100 мг / л. Досліди проводилися як з 5-сугочной, такчі 20-с уточнив инкубацией. Результати дослідів представлені в табл. 2. [...]
У тварин, які отримували хлорат натрію в дозі 500 мг / кг, з боку морфологічного складу крові (кількість еритроцитів, лейкоцитів, ретикулоцитів) змін, які можна було б пов'язати з впливом хлората натрію, виявлено не було, не було також відзначено змін у змісті гемоглобіну , в співвідношенні білкових фракцій сироватки крові. Приріст ваги тварин був однаковим з приростом ваги контрольної групи. [...]
Є також комбінований препарат, що містить хлорат натрію, буру і ТХА. [...]
Гострі досліди з вивчення впливу хлората натрію на організм теплокровних тварин при одноразовому пероральному введенні проводилися на білих, мишах, білих щурах і морських свинках. У дослідах використано 50 мишей, 24 щура і 30 морських свинок. Речовина вводилося тваринам у водному розчині, натщесерце. Клінічна картина отруєння характеризувалася різкою задишкою, ціанозом кінчика носа і лапок, тонічними судомами в період агонії. Зазначені явища особливо різко були виражені у білих мишей, слабкіше - у щурів і дуже мало - у морських свинок. Тварини, які одержували менші дози, гинули при тих же явищах, але в більш пізні терміни. Дані гострих дослідів були піддані статистичній обробці за методом Міллера і Тейнтераг. Найбільш низька величина ■ среднесмертельной дози спостерігалася у білих мишей (3600 ± 705 мг / кг). У білих щурів і морських свинок вона була приблизно на одному рівні (сответственно 6500 ± ± 417 мг / кг і 6100 ± 383 мг / кг). [...]
Продукт повинен складатися головним чином з хлората натрію і являти собою білі або злегка забарвлені кристали, вільні від сторонніх домішок або введених модифікують агентів. [...]
Результати гострих дослідів дозволяють віднести хлорат натрію до помірно токсичних речовин і підтверджують літературні дані про те, що отруєння Хлорат викликає метгемоглобінемію. При цьому виявилося, що найбільш високого рівняметгемоглобінемія досягає через 4-6 годин після отруєння. [...]
У США поширені дефоліанти, що містять хлорат натрію. Для зниження вогненебезпечності хлората натрію в препарати додають поліборати або метаборати натрію. Найбільш широко застосовується хлорат-пентаборат натрію, що містить 40% хлората натрію і 60% пентабората натрію. [...]
Визначення грунтується на реакції взаємодії хлорату натрію з бензидином хлоридом в сірчанокислої середовищі і подальшому фотометричному вимірюванні оптичної щільності пофарбованого в жовтий колір продукту реакції при 430 нм. [...]
Гідразин виходить при взаємодії аміаку з хлоратом натрію. [...]
У США найбільшого поширення набули з'єднання хлората натрію з боратами в співвідношеннях 1: 4. [...]
Метод вибірковий. Супутні при отриманні хлорита натрію речовини (хлорат натрію і ін.) Не заважають визначенню. [...]
Відсутність загибелі тварин протягом досвіду дозволяє віднести хлорат натрію до некумулятивною речовин. [...]
Підсумовуючи результати підгострого досвіду, можна зробити висновок, що хлорат натрію при систематичному введенні здатний викликати підвищення рівня метгемо- глобінеміі, однак це підвищення незначно, хоча і є індивідуальні коливання. Підвищення рівня метгемоглобінемії під впливом високих доз (на рівні '/ з ОЬбо) не супроводжується реакцією червоного кров'яного паростка або гемолизом. Не було помічено впливу хлората і на загальний станорганізму, на його зростання. [...]
Здатність до пересування по тканинах рослини була встановлена у хлората натрію і сульфамат амонію, хоча ці препарати токсичні і при внесенні їх у грунт. [...]
Дослідження условнорефлекторномдіяльності щурів під впливом хлората натрію проводилося за методикою вироблення тимчасових зв'язків на тлі дії хлората в камері Котляревського з інтегратором Лосєва. Для підбору груп, рівноцінних за особливостями їх нервової діяльності, перед запалом у всіх щурів був вироблений умовний рефлексна позитивний звуковий сигнал (дзвінок). При цьому враховувалися швидкість появи і зміцнення умовної реакції, величина латентного періоду, величина умовної і безумовної реакції і відсоток випадання рефлексу. [...]
Приклад 3. Вивчали окислительную делигнификации осиковою деревини хлоратом натрію в лабораторних умовах. Деревину в вигляді стружки піддавали послідовно, -тельно окисної обробці розчином хлорату натрію в присутності соляної кислоти і лужної екстракції розчином їдкого натру. Незалежні змінні: Х1 - концентрація хлората натрію в розчині, г / л (Х! ° = 50; = 6); Х2 - концентрація соляної кислоти в розчині, г / л (Х2 ° = 85; Аг = = 15); Хз - температура окисної обробки, ° С (хз ° = 70, Аз = 5); Х4 - тривалість окисної обробки, хв (Х4 ° = 180; А4 = 30); Х5 - витрата №ОН на екстракцію в процентах до вихідної деревині (Х5 ° = 2,5; А5 = = 0,5); Ха температура екстракції, ° С (Х6 ° = 92; Я6 = 8; Х7 - тривалість екстракції, хв (Х7 ° = 30; = 10). В якості вихідного параметра в прикладі розглянуто вихід твердого залишку в процентах від початкової деревини. Змінні Х-, варіювали відповідно до плану ДФЕ ти-иа 27 3 (/ а репліка ПФЕ) з генеруючими співвідношеннями: х5 = х, хзх4; .х6 = х1х2хз; х7 = х.1х2х3х4. [...]
Експериментальне обгрунтування гранично допустимої концентрації хлората натрію у воді водойм. В. Т. Мйзаев Експериментально-токсикологічні матеріали до вивчення комплексної дії хімічних агентів, що забруднюють одночасно воду і повітря. С. М. Павленко Порівняльна оцінка бромсульфалеиновой проби та інших функціональних тестів на печінку в умовах під-гострої експериментальної гепатопатии. В. Е. Миклашевський, В. Н. Тугаринова, І. А. Акундінова, А. Н. Новикова, Г. А. Савонічева, Г. Г. Скобцова. [...]
Підводячи підсумки санітарно-токсикологічними дослідженнями, можна сказати, що хлорат натрію - речовина, що характеризується порівняно малою токсичністю і не володіє кумулятивними властивостями. Систематичне введення його в високих дозах (до 7з ОЬ50) не викликає загибелі тварин, а проявляється лише деяким підвищенням кількості метге-моглобіна. При цьому через добу після чергового введення речовини кількість метгемоглобіну приходить до норми. Останній фактсвідчить про те, що в даному випадку організм справляється зі знешкодженням речовини фізіологічним механізмом деметгемо-глобінізаціі (К. С. Косяков, 1939). [...]
Різниця в отриманих величинах практичного значенняне має, і концентрація хлората Натрію 20 мг / л може бути визнана порогової за впливом на органолептичні властивості води. [...]
Форми застосування. Бура використовується як в чистому вигляді, так і в сумішах, особливо з хлоратом натрію, зменшуючи небезпеку займання останнього (наприклад, 9 частин бури плюс 1 частина хлората для стерилізації грунту) (Grigsby В. H. et al, Mich. [... ]
Отримані дані говорять про те, що присмак інтенсивністю 1 бал повідомляється воді хлоратом натрію в концентрації 21,9 мг / л при температурі 20 ° і в концентрації 19 мг / л при температурі 60 °. [...]
Як общеістребітельний гербіцид можна застосовувати солі хлорноватої кислоти, зокрема хлорат натрію. Він застосовується в дозах 300-500 кг на 1 га при витраті води 1500-2000 л на 1 га. Однак застосування цього гербіциду обмежено через отруйності для людини і тварин, а також з-за вибухонебезпечності та здатності викликати корозію металів. Сам хлорат натрію безпечний для рослин, але в рослинних тканинахвін перетворюється на токсичні сполуки - хлорити і гіпохлорити. Щоб уникнути загрози вибуху, застосовують хлорат кальцію і хлорат магнію - НЕ вибухові речовини. [...]
Певний інтерес представляє освіту двоокису хлору при відновленні соляною кислотою хлората натрію (№С103), одержуваного електролізом кухонної соліпри температурі 60 ° С. [...]
Для досліду було взято 20 білих щурів (10 піддослідних, 10 контрольних). Запал проводилася з розрахунку 7з БЬбо (2200 мг / кг) хлората натрію щодня протягом 30 днів. Згодом зміст метгемоглобіну визначалося через 4,6 годин і 1 добу після першої затравки, далі на 10-й, 20-й і 30-й дні досвіду. Визначення метгемоглобіну через добу після початку експерименту проводилося перед введенням чергової дози хлората натрію, наступні визначення - через 4-5 годин після чергового введення солі. [...]
При проведенні підгострого токсикологічного експерименту нами ставилося завдання, по-перше, вивчити здатність хлората натрію до кумуляції в організмі, по-друге, з'ясувати особливості впливу цієї речовини при систематичному введенні в організм у порівнянні з гострим отруєнням і на основі цього вибрати тести, які було б доцільно випробувати в умовах хронічного санітарно-токсикологічного експерименту. [...]
Спочатку для хімічної боротьби з бур'янами використовували не органічні речовини: Сульфат міді, сульфат заліза, арсеніт натрію, хлорат натрію, сірчану кислоту та ін. [...]
На рис.5 наведена технологічна схема отримання СЮ2 за способом Метісона. Концентрована сірчана кислота і розчин хлорату натрію подаються в первинний реактор. Суміш 80г з повітрям закачується в нижню частину реактора. Вміст реактора охолоджується до температури 40 ° С за допомогою водяної сорочки. Діоксид хлору віддувається з розчину повітрям і направляється в абсорбер, де поглинається охолодженої водою. Добутий розчин діоксиду хлору збирається в нижній частині абсорбера. Рідина з первинного реактора перетікає у вторинний реактор, де не прореагував хлорат взаємодіє з 80г. Відпрацьована рідина з вторинного реактора продувається чистим повітрямдля відділення залишився розчиненого СЮ2 і відкачується в ємність для кислого реакторного залишку. [...]
Форми застосування. Для знищення бур'янів деякі специфікації вимагають змісту 98% ИаС103, але в продажу є склади, в яких хлорат натрію з метою зменшення вогненебезпечності, змішаний з іншими солями, наприклад хлоридом натрію. [...]
У цьому способі виключається утворення хлору в якості побічного продукту і істотно зменшується кількість утворює сульфату натрію в порівнянні з іншими способами, заснованими на використанні хлората натрію. [...]
Проведені в Приморському краї, Західному Уралі та інших районах країни випробування десикантом в посівах пшениці показали, що найбільш ефективні хлорати магнію і кальцію. З великого числа випробуваних в Японії десикантом найбільш прийнятним виявився хлорат натрію. У багатьох країнах випробовується для цієї мети реглон, який є швидкодіючим ефективним препаратом, проте в ряді випадків в зерні виявлялися невеликі залишки реглона (0,05-0,07 мг / кг). У борошні і висівках препарат не виявлявся. [...]
Патоморфологически були досліджені печінка, нирка і селезінка піддослідних тварин. При цьому лише у деяких тварин, що піддавалися затравки хлоратом натрію в дозі 500 мг / кг, в селезінці виявлені скупчення макрофагів, заповнених гранулами пігменту, що дає позитивну реакцію на залізо при фарбуванні по Пірлсу (гемосидерин). У тварин, які отримували хлорат натрію в дозах 1 і 10 мг / кг, а також у контрольних тварин макрофаги, що містять гемосидерин, зустрічаються одиницями не у всіх полях зору. В інших органах будь-яких морфологічних змін, які можна було б віднести за рахунок впливу хлората натрію, відзначено не було. Наведені дані дозволяють зробити висновок, що хлорат натрію при хронічному впливі в дозі 500 мг / кг здатний викликати помірний гемоліз. [...]
Отримання двоокису хлору за способом Полотна, вперше освоєний в нашій країні на Братському ЛПК, відбувається в одному реакторі, в який періодично подаються розчин сірчаної кислоти і хлорат натрію з розчинника. Використання хлората не перевищує 88- 89%. [...]
Електрохімічне отримання білил легше здійснити, застосовуючи ванни з діафрагмами. У таких ваннах в анодному просторі виходить розчин солі свинцю, а в катодному - розчин їдкого натру. В особливому апараті анолит з католітом змішують при пропущенні вуглекислоти. При цьому осідають свинцеві білила і регенерується хлорат натрію. [...]
Склади поділяють на категорії відповідно з пожежною небезпекою знаходяться в них матеріалів. Так, до категорії А відносяться: склади ЛЗР, скипидару, одоранту сульфани, розчинників для лаків, спиртових лаків і нітролаків. Склади рідкого хлората натрію і кисню відносяться до категорії Б. Склади тріски, очерету, соломи, макулатури, ганчір'я та інших горючих матеріалів відносяться до категорії В, а склади негорючих матеріалів - до категорії Д.
Електрохімічне отримання хлоратов натрію і калію засноване на анодном окисленні хлорнуватисту солі:
6С1СГ + 60Н "= 2CIO3 + 4СГ + 17202 + ЗН2О
Теоретичний вихід хлората при електролізі нейтрального розчину NaCl з платиновими анодами становить 66,67% ш. Електроліз прискорюється в кислому середовищі при добавці НС1, а також при підвищенні температури внаслідок прискорення хімічного окислення гіпохлориту натрію. Добавка інших кислот, наприклад НВг, не впливає на вихід за струмом й швидкість реакціі19 ". Теоретичний вихід хлората потоку в кислому розчині може скласти 100% внаслідок одночасного протікання поряд з розрядом іонівСюз хімічного окислення гіпохлориту хлорнуватисту кіелотой зареакції:
2НС10 + СЮ "= CIO3 + 2СГ + 2Н +
Але при великій кислотності може статися виділення частиниХлору у вигляді газу внаслідок зсуву рівноваги реакції гідролізу хлору вліво. Тому використовують розчин з рН = 6,7, що відповідає співвідношенню хлората і вільної кислоти, рівному 1: 2.
При цих умовах виходу по струму хлората можуть перевищити 90%.
Запропоновано також для усунення зміни кислотності в процесі електролізу попередньо наситити електроліт хлором 192. У розчин вводять 4-10 г / лхромата або біхромату натрію для запобігання відновлення хлорнуватиста - і хлорноватої - кислої солі на кагоде внаслідок утворення на ньому плівки основних сполук хрому. У присутності Na2Cr04 втрати від відновлення знижуються до 1-3% замість 70% без добавки.
Електроліз розчину NaCl здійснюють в даний час із застосуванням графітірованних анодів і сталевих катодів замість платинових; процес ведуть при 35-50 °, при рН розчину близько 6,7, при об'ємної щільності струму 1,7-14 а / л,анодної щільності 300-1400 а / м2і катодного щільності 250-540 а / м2.Вихід по току складає в середньому 80-85%. Витрата енергії на 1 т NaClOs становить близько 1500 квт-ч.Проведення електролізу при більш високій температурі пов'язано зі значною витратою графіту. Застосування магнетитових анодів замість графітових дозволяє підвищити температуру до 70 ° 5Е. Однако1 магнетитові аноди рідше застосовуються внаслідок малої їх електропровідності ш.
Є спроби ще більше збільшити щільності струму: об'ємну до 64 а / л,анодний до 6000 а / м 2 і катодний до 3100 а / м2193.Для проведення процесу можуть бути використані електролізери з навантаженням 15-18 тис. А107.
Електроліз може бути здійснений або з отриманням розчину хлорату низької концентрації з подальшою випаровуванню і кристалізацією, або в каскаді електролізерів з отриманням хлоратниє лугів високої концентрації ш "194 і кристалізацією NaC103 охолодженням.
Вихідний розчин містить 195: 270-280 г / л NaCl, 50-60 г / л NaClOa, 5-6 г / л Na2Cr207 і 0,5-0,6 г / лНС1. Його отримують змішанням розсолу кухонної солі і вторинного маточного розчину після кристалізації NaC103.
У вихідному слабкому розчині, що спрямовується на випарювання, міститься 300-450 г / л NaC103 і 150-180 г / л NaCl. Отриманий розчин необхідно звільнити від непрореагировавшего гіпохло - рита для запобігання корозії. Це здійснюють нагріванням розчину паром до 85-95 ° і подальшим відновленням розчинами муравьінокіслий, сірчистої солі і ін. Знешкоджений розчин відокремлюють від частинок графіту в відстійнику і на піщаному фільтрі, а потім випарюють до щільності 1,5-1,6 г / см3.При випаровуванні виділяється хлористий натрій, який після промивання використовують для приготування вихідного розсолу.
Упаренний розчин містить в середньому 900 г / л NaC103, 80-100 г / л NaCl і 17-18 г / л Na2Cr207. Його відокремлюють від NaCl, нагрівають до 100 ° і донасищают хлоратом, виділеним з маткових розчинів. Після донасищенія розчин плотностью.- 1,63 г / см3і концентрацією близько 1100 г / л NaC103, охолоджують в емальованому чавунному кристаллизаторе до 30 °. Виділилися кристали хлората натрію відокремлюють від розчину центрифугуванням, промивають водою від жовтої плівки хромокисле солі і висушують гарячим повітрям.
Матковий розчин, отриманий після кристалізації основної маси хлората, упарюють і виділений після цього хлорат використовується для донасищенія розчину, що йде на кристалізацію. Одержуваний при цьому вторинний матковий розчин направляють на змішання з соляним розсолом 188-1Е6.
У деяких випадках кристалізацію NaCl03 з розчину після електролізу здійснюють без попереднього його упарювання з напрямком його безпосередньо на охолодження. В цьому випадку отримують при електролізі розчин, що містить 550- 610 г / л NaC103 і 100 г / л NaCl. Після відстоювання частинок графіту і додаткового очищення на фільтрі розчин піддають кристалізації при охолодженні в апаратах безперервної дії. Хлорат натрію відокремлюють від маточного розчину, висушують і подрібнюють. Матковий розчин, що містить непрореагіро - вавшего NaCl, використовують для розчинення нових кількостей солі.
Однак прихід в процес перевищує її витрата на ~ 60 кгНа 1 т NaC103. Тому щоб уникнути розбавлення розчинів рекомендують 197 виробляти подпарку лугів або скоротити введення води на окремих стадіях виробничого циклу. На виробництво 1 г NaC103 за цим методом расходуют194: 5200-5500 квт-чЕлектроенергії, 4-8 кгелектродів і холоду близько 200 тис. ккал.При роботі з випарювання при тій же витраті електроенергії замість холоду витрачається 1,8-2,5 мгкалпара.
При виробництві електрохімічним методом хлората калію 173 електролізу піддають розчин, що містить 250 г / лКС1, 50 г / лКСЮз, 3 г / лК2Сг207, при рН = "5,5. Потужність електролізерів дорівнює 3000 а.Напруга на ванні 3 в.Виходить з ванни розчин, що містить 150-200 г / лКС103, після розкладання гіпохлориту направляють на кристалізацію в бетонну колону-холодильник. Зверху в колону розпилюють розчин, а знизу подають
22 М. Є. Позін вентилятором повітря при 15-20 °. При цьому відбувається часткове випаровування розчину з одночасною кристалізацією хлората випливає з нижньої частини колони пульпу спочатку згущують в відстійнику, а потім розділяють на центрифузі. Матковий розчин повертають у процес після донасищенія його хлоридом калію. Кристали хлората калію іноді розчиняють і перекрісталлізо - ють для отримання високоякісного продукту.
Іноді хлорат калію виробляють комбінованим методом в дві стадії. Спочатку ведуть електроліз розчину хлориду натрію, що містить також деяку кількість КСЮ3 (від оборотних розчинів). Потім проводять обмінну реакцію NaC103 з хлоридом калію 198. Попередньо луг піддають хлоруванню. При хлоруванні утворюється додаткова кількість NaC103 за рахунок неокіслівшегося при електролізі NaCIO. При цьому NaC103 виходить взаємодією гіпохлориту і хлорнуватисту кислоти 199 "200 (див. Вище).
При електролізі змішаного розчину NaCl і КС1 конверсія NaC103 за допомогою КС1 здійснюється в меншому обсязі внаслідок утворення значних кількостей КС103 електрохімічним шляхом. Вихідний розчин містить 70-100 г / лКСЮ3 (від оборотних розчинів), 180-220 г / л NaCl, 100-130 г / лКС1, 5 - 6г / л NaaCr207 і 0,6-0,7 г / лНС1. В результаті електролізу отримують розчин, що містить 150-200 г / лКСЮз, 80-120 г / л NaC103, 60-70 г / лКС1, 140-160 г / л NaCl. Його нагрівають до 100 ° .в апараті з мішалкою, куди подають твердий хлорид калію. Конвертований розчин, що містить 270-300 г / лКСЮз, 180-200 г / л NaCl і 100-130 г / лКС1, охолоджують до 35-40 ° для кристалізації КСЮ3. Після відділення кристалів, що виділилися матковий розчин повертають на електроліз, доводячи його склад до початкового.
На отримання 1 т КСЮ3 електролізом змішаного розчину витрачається 0,61-0,65 г КС1, 15-20 кг НС1, 1,5-2,0 кгК2Сг207 і близько 6000 квт -год електроенергії.
Винахід відноситься до області виробництва хлорату натрію, широко використовуваного в різних областяхпромисловості. Електроліз розчину хлориду натрію здійснюють спочатку в хлорних діафрагменних електролізерах. Утворені хлоридно-лужні розчини і електролітичний хлор-газ змішують з отриманням хлорид-хлоратниє розчину. Отриманий розчин змішують з маточником стадії кристалізації і направляють на бездіафрагменних електроліз з подальшою випаровуванню хлорид-хлоратниє розчинів і кристалізацією хлората натрію. Продукти диафрагменного електролізу можуть частково відводитися для отримання з хлор-газу соляної кислоти для підкислення хлоратниє електролізу і використання хлоридно-лужних розчинів для зрошення санітарних колон. Технічний результат - зниження витрат електроенергії і можливість організації автономного виробництва. 1 з.п.ф-ли.
Винахід відноситься до області виробництва хлорату натрію, широко використовуваного в різних областях промисловості. Світове виробництво хлората натрію досягає декількох сот тисяч тонн в рік. Хлорат натрію застосовується для отримання двоокису хлору (відбілювач), хлората калію (бертолетова сіль), хлоратов кальцію і магнію (дефоліанти), перхлората натрію (напівпродукт для виробництва твердого ракетного палива), в металургії при переробці уранової рудиі т.д. Відомий спосіб отримання хлората натрію хімічним способом, при якому розчини гідроксиду натрію піддаються хлоруванню з отриманням хлората натрію. За своїми техніко-економічними показниками хімічний спосіб не витримує конкуренції з електрохімічним, тому в даний час практично не вживається (Л.М.Якіменко "Виробництво хлору, каустичної соди і неорганічних хлорпродуктов", Москва, з-во "Хімія", 1974, с . 366). Відомий спосіб отримання хлората натрію шляхом електролізу розчину хлориду натрію в каскаді бездіафрагменних електролізерів з отриманням хлорид-хлоратниє розчинів, з яких кристалічний хлорат натрію виділяється методом випарювання і кристалізації (K.Wihner, L.Kuchler "Chemische Technologie", Bd.1, "Anorganische Technologie ", s.729, Munchen, 1970; Л.М.Якіменко, Т. А.Серишев" Електрохімічний синтез неорганічних сполук, Москва, з-во "Хімія", 1984, стор. 35-70). Цей спосіб найбільш близький до пропонованого винаходу. Основна технологічна стадія, бездіафрагменних електроліз розчинів хлориду натрію, протікає з виходом по току 85-87%. Процес ведуть на окисно-рутенієвого анодах при температурі 70-80 o C, pH 7 при постійному подкислении електроліту 10% -ним розчином соляної кислоти. Перед подачею на стадію виділення твердого продукту електроліт подщелачивают до надлишку лугу 1 г / л з додаванням відновника для руйнування корозійно активного гіпохлориту натрію, завжди ін ісутствующего в продуктах електролізу. Побічним анодним процесом при електролізі хлоридних розчинів є виділення Cl 2, що не тільки знижує вихід по току, а й вимагає очищення електролізних газів в санітарних колонах, зрошуваних розчином лугу. Здійснення процесу тому пов'язано з істотним витратою соляної кислоти і луги: на 1 т хлората натрію витрачається ~ 120 кг 31% соляної кислоти і 44 кг 100% NaOH. З цієї ж причини хлоратниє виробництва організовуються там, де є хлорний електроліз, що поставляє каустичну соду і електролітичний хлор і водень для синтезу соляної кислоти, в той час як часто є потреба в автономному виробництві хлорату натрію в точках, віддалених від хлорних виробництв. Але і там, де хлорне виробництво і хлоратниє електроліз розташовані поруч, при зупинках і відключеннях хлорного електролізу з тих чи інших причин відбувається і вимушене відключення хлоратниє електролізу,
Таким чином, відомий спосіб має суттєві недоліки: великі енергетичні витрати (не дуже високий вихід по току) і неможливість організації автономного виробництва. Завданням запропонованого винаходу є створення способу отримання хлората натрію електролізом розчинів хлориду натрію зі зниженими енергетичними затратами. Поставлена задача вирішується запропонованим способом, при якому спочатку хлорид натрію переробляється в хлорних діафрагменних електролізерах з отриманням газоподібного хлоргаза і електролітичних лугів складу 120-140 г / л NaOH і 160-180 г / л NaCl, які потім в повних обсягах або частково піддають взаємодії між собою з отриманням хлорид-хлоратниє розчину 50-60 г / л NaClO 3 і 250-270 г / л NaCl, що направляється на бездіафрагменних електроліз. Процес хлоратниє бездіафрагменних електролізу здійснюють при підкисленою соляною кислотою. Отриманий при цьому хлоратниє розчин, що містить і хлорид натрію, направляють на стадії випарювання, а потім кристалізації хлората. Маточник зі стадії кристалізації разом з продуктами взаємодії лугу і хлору від диафрагменного електролізу направляють на бездіафрагменних хлоратниє електроліз. Перед подачею на стадію виділення твердого продукту електроліт подщелачивают до надлишку лугу 1 г / л з додаванням відновника для руйнування гіпохлориту натрію. При частковому відведенні продуктів електролізу хлорних діафрагменних електролізерів хлор використовується для отримання соляної кислоти, яка застосовується для підкислення хлоратниє електролізу, а луг використовується для зрошення санітарних колон при очищенні електролізних газів. При такій схемі 30-35 г хлориду натрію з 300-310 г, що містяться в кожному літрі вихідного розчину, переробляється в умовах хлорного електролізу. Така схема обумовлює зниження енергетичних витрат, тому що вихід за струмом хлорного електролізу вище, а напруга на електролізерах нижче, ніж в хлоратниє електролізі, і при проведенні частково електрохімічного окислення хлориду натрію в хлорат в умовах хлорного електролізу поліпшуються показники всього процесу в цілому. Крім того, при використанні описуваної схеми знижуються витрати на охолодження електролізу, т. К. Хлорні електролізери в охолодженні не потребують. Зауважимо, що більш глибоке спрацьовування хлориду в умовах хлорного електролізу, ніж обумовлено (близько 10%), призводить до неможливості збалансувати технологічну схему по хлоридам, хлорати і воді і тому не має сенсу. В рамках запропонованої схеми можливе отримання додаткового ефекту при подачі на хлоратниє електроліз розчинів зі збільшеною по NaClO 3 концентрацією, одержуваних з більш концентрованих по NaОH, ніж діафрагменні лугу, розчинів лугу, для хлорування яких може утилізуватися хлор, що містить інертний. Електрощелока хлорного електролізу можуть змішуватися з хлор-газом в повному обсязі, а частково. При цьому частина електрощелоков диафрагменного електролізу, що не спрямована на хлорування, відводиться для використання в санітарних колонах, а еквівалентна частина електролітичного хлору може бути використана для синтезу соляної кислоти. Напрямок електрощелоков з діафрагменних електролізерів в санітарні колони, а електролітичного хлор-газу на отримання соляної кислоти вирішує проблему автономного хлоратниє виробництва, так як поставка лугу і кислоти з боку вже не буде вимагатися. Частка хлориду натрію, що перероблялася в хлорних електролізерах, визначається тим, чи будуть отримані продукти використовуватися тільки для отримання в результаті їх взаємодії хлорид-хлоратниє лугів, після змішування з маточником зі стадії кристалізації на бездіафрагменних електроліз, або електрощелока хлорних електролізерів будуть використовуватися тільки для подщелачивания, а електролітичний хлор - для синтезу хлорним кислоти для підкислення в схемі хлоратниє електролізу, або частина продуктів буде використовуватися в одному напрямку, а частина в іншому. Перевагами запропонованого способу є:
1) зниження енергетичних витрат за рахунок проведення початкової стадії електролізу з великим виходомпо току і при меншій напрузі, ніж в звичайному хлоратниє електролізі: вихід за струмом 92-94% і напруга 3,2 В в хлорному електролізі проти 85-90% і 3,4 В і вище відповідно в хлоратниє;
2) можливість отримання одночасно з основним продуктом - хлоратом натрію - лужних розчинів, необхідних за технологічною схемою для подщелачивания і зрошення санітарних колон;
3) можливість використання хлору, одержуваного в хлорних електролізерах, для отримання на місці соляної кислоти для підкислення хлоратниє електролізу. приклад
У дослідному електролізері ведуть хлорний діафрагмовий електроліз розчину хлориду натрію концентрації 300 г / л на окисно-рутенієвого анодах при щільності струму 1000 А / м 2 і температурі 90 o C. Отримані електролітичні лугу, що містять 140 г / л NaOH і 175 г / л NaCl , змішують з анодним хлор-газом і отримують хлорид-хлоратниє розчин складу 270 г / л NaCl і 50 г / л NaClO 3. Цей розчин подають далі на бездіафрагменних хлоратниє електроліз, що проводиться в каскаді з 4 електролізерів з окисно-рутенієвого анодами при щільності струму 1000 А / м 2 і температурі 80 o C з отриманням кінцевого розчину наступного складу: 105 г / л NaCl і 390 г / л NaClO 3. Таким чином, з одного 1 л вихідного хлоридного розчину напрацьовується з урахуванням 10% зменшення об'єму розчину за рахунок виносу парів води з електролізними газами і випаровування 355 г хлорату натрію, з яких 50 г (14,1%) вийшло після змішування продуктів хлорного диафрагменного електролізу , а 305 (85,9%) напрацьовано в процесі хлоратниє електролізу. Напруга на хлорному електролізері було 3,3 В при виході за струмом 93%. Середня напруга на хлоратниє електролізері склало 3,4 В при виході за струмом 85%. Питома витрата електроенергії W (кВтг / т. Таким чином, зниження енергетичних витрат склало 12,1%.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб отримання хлората натрію шляхом електролізу розчину хлориду натрію з подальшою випаровуванню хлорид-хлоратниє розчинів і кристалізацією хлората натрію з поверненням маточника стадії кристалізації в процес, який відрізняється тим, що спочатку електроліз розчину хлориду натрію здійснюють в хлорних діафрагменних електролізерах з отриманням лужно-хлоридних розчинів і електролітичного хлор-газу, які змішують з отриманням хлорид-хлоратниє розчину і направляють після змішування з маточником стадії кристалізації на бездіафрагменних електроліз. 2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що продукти диафрагменного електролізу відводять частково для отримання з хлор-газу соляної кислоти для підкислення хлоратниє електролізу і використання хлоридно-лужних розчинів для зрошення санітарних колон.Cl (= O) = O]
хлорат натрію - неорганічне з'єднання, Сіль металу натрію і хлорноватої кислоти з формулою NaClO 3, безбарвні кристали, добре розчинні у воді.
отримання
- Хлорат натрію отримують дією хлорноватої кислоти на карбонат натрію:
texvcНЕ знайдений; Див. Math / README - довідку про налаштування.): \ Mathsf (Na_2CO_3 + 2 \ HClO_3 \ \ xrightarrow (\) \ 2 \ NaClO_3 + H_2O + CO_2 \ uparrow)
- або пропускаючи хлор через концентрований розчин гідроксид натрію при нагріванні:
texvcНЕ знайдений; Див. Math / README - довідку про налаштування.): \ Mathsf (6 \ NaOH + 3 \ Cl_2 \ \ xrightarrow (\) \ NaClO_3 + 5 \ NaCl + 3 \ H_2O)
- Електроліз водних розчинів хлориду натрію:
texvcНЕ знайдений; Див. Math / README - довідку про налаштування.): \ Mathsf (6 \ NaCl + 3 \ H_2O \ \ xrightarrow (e ^ -) \ NaClO_3 + 5 \ NaCl + 3 \ H_2 \ uparrow)
Фізичні властивості
Хлорат натрію - безбарвні кристали кубічної сингонії, просторова група P 2 1 3 , Параметри комірки a= 0,6568 нм, Z = 4.
При 230-255 ° С переходить в іншу фазу, при 255-260 ° С переходить в моноклинную фазу.
Хімічні властивості
- Диспропорционирует при нагріванні:
texvcНЕ знайдений; Див. Math / README - довідку про налаштування.): \ Mathsf (10 \ NaClO_3 \ \ xrightarrow (390-520 ^ oC) \ 6 \ NaClO_4 + 4 \ NaCl + 3 \ O_2 \ uparrow)
- Хлорат натрію - сильний окислювач, в твердому стані в суміші з вуглецем, сіркою та іншими відновниками детонує при нагріванні або ударі.
застосування
- Хлорат натрію знайшов застосування в піротехніці.
Напишіть відгук про статтю "Хлорат натрію"
література
- Хімічна енциклопедія / Редкол .: Кнунянц І.Л. та ін .. - М.: Радянська енциклопедія, 1992. - Т. 3. - 639 с. - ISBN 5-82270-039-8.
- Довідник хіміка / Редкол .: Нікольський Б.П. та ін .. - 2-е изд., испр. - М.-Л .: Хімія, 1966. - Т. 1. - одна тисяча сімдесят дві с.
- Довідник хіміка / Редкол .: Нікольський Б.П. та ін .. - 3-е изд., испр. - Л.: Хімія, 1971. - Т. 2. - 1168 с.
- Ріпа Р., Четяну І.Неорганічна хімія. Хімія металів. - М.: Світ, 1971. - Т. 1. - 561 с.
| хімічний посуд | Це незавершена стаття про неорганічний речовині. Ви можете допомогти проекту, доповнивши її. |
Уривок, що характеризує Хлорат натрію
- Ну і де ж Ви «гуляли», мадонна Ізидора? - награно милим голосом запитав мій мучитель.- Хотіла відвідати свою дочку, Ваша Святосте. Але не змогла ...
Мені було абсолютно байдуже, що він думав, і зробила його моя «вилазка» злим. Душа моя витала далеко, в дивовижному Білому Місті, який показував мені Істен, а все навколишнє здавалося далеким і убогим. Але Караффа надовго йти в мрії, на жаль, не давав ... Тут же відчувши моє змінилося настрій, «святість» запанікував.
- Впустили чи Вас в Метеору, мадонна Ізидора? - якомога спокійніше запитав Карафа.
Я знала, що в душі він просто «горів», бажаючи швидше отримати відповідь, і вирішила його помучити, поки він мені не повідомить, де зараз знаходиться мій батько.
- Хіба це має значення, Ваша святість? Адже у Вас знаходиться мій батько, у якого Ви можете запитати все, на що природно, не відповім я. Або Ви ще не встигли його досить допитати?
- Я не раджу Вам розмовляти зі мною таким тоном, Ізидора. Від того, як Ви маєте намір поводитися, буде багато в чому залежати його доля. Тому, постарайтеся бути ввічливіше.
- А як би Ви себе вели, якби замість мого, тут виявився Ваш батько, святість? ..- намагаючись поміняти, що стала небезпечною тему, запитала я.
- Якби мій батько був єретиком, я спалив би його на вогнищі! - абсолютно спокійно відповів Карафа.
Що за душа була у цього «святого» людини?! .. І чи була вона у нього взагалі? .. Що ж тоді було говорити про чужих, якщо про своє рідне батька він міг відповісти таке? ..
- Так, я була в Метеорі, Ваша святість, і дуже шкодую, що ніколи вже більше туди не потраплю ... - щиро відповіла я.
- Невже Вас теж звідти вигнали, Ізидора? - здивовано засміявся Карафа.
- Ні, Святість, мене запросили залишитися. Я пішла сама ...
- Такого не може бути! Не існує такої людини, яка не захотіла б залишитися там, Ізидора!
- Ну чому ж? А мій батько, святість?
- Я не вірю, що йому було дозволено. Я думаю, він повинен був піти. Просто його час, ймовірно, закінчилося. Або недостатньо сильним виявився Дар.
Мені здавалося, що він намагається, у що б то не стало, переконати себе в тому, у що йому дуже хотілося вірити.
- Не всі люди люблять тільки себе, чи знаєте ... - сумно сказала я. - Є щось більш важливе, ніж влада або сила. Є ще на світі Любов ...
Караффа відмахнувся від мене, як від настирливої мухи, ніби я тільки що сказала якусь повну нісенітницю ...
- Любов не керує, світом, Ізидора, ну, а я бажаю їм управляти!
- Людина може все ... поки не починає пробувати, Ваша Святосте - не втримавшись, «вкусила» я.
І згадавши щось, про що обов'язково хотіла дізнатися, запитала:
- Скажіть, Ваша святість, чи відома Вам правда про Ісуса і Магдалину?
- Ви маєте на увазі те, що вони жили в Метеорі? - я кивнула. - Ну звичайно ж! Це було перше, про що я у них запитав!
- Як же таке можливо?! .. - приголомшено запитала я. - А про те, що вони не іудеї, Ви теж знали? - Караффа знову кивнув. - Але Ви ж не говорите ніде про це? .. Адже ніхто про це не знає! А як же ІСТИНА, Ваша святість?! ..
- Не смішіть мене, Ізидора! .. - щиро розсміявся Карафа. - Ви справжній дитина! Кому потрібна Ваша «істина»? .. Юрбі, яка її ніколи не шукала?! .. Ні, моя дорога, Істина потрібна лише жменьці мислячих, а натовп повинна просто «вірити», ну, а будь-що - це вже не має великого значення. Головне, щоб люди підпорядковувалися. А що їм при цьому подається - це вже є другорядним. ІСТИНА небезпечна, Ізидора. Там, де відкривається Істина - з'являються сумніви, ну, а там де виникають сумніви - починається війна ... Я веду СВОЮ війну, Ізидора, і поки вона приносить мені справжнє задоволення! Світ завжди тримався на брехні, бачте ... Головне, щоб ця брехня була досить цікавою, щоб змогла за собою вести «близькі» уми ... І повірте мені, Ізидора, якщо при цьому Ви почнете доводити натовпі справжню Істину, яка спростовує їх «віру» невідомо в що, Вас же і розірве на частини, ця ж сама натовп ...
- Невже ж настільки розумної людини, як Ваша святість, може влаштовувати таке самопредательство? .. Адже ви спалюєте невинних, прикриваючись ім'ям цього ж оббреханого, і такого ж невинного Бога? Як же Ви можете так безсовісно брехати, Ваша святість?! ..
Перхлорат натрію - це кристалічна речовина без кольору і запаху. Володіє гигроскопичностью і утворює кілька кристалогідратів. З хімічної точки зору, являє собою натрієву сіль хлорної кислоти. Не горючий, але володіє токсичною дією. Хімічна формула перхлората натрію - NaClO 4.
отримання
Описується речовина може бути отримано як хімічним шляхом, так і електрохімічним. У першому випадку зазвичай користуються звичайною реакцією обміну між хлорного кислотою і гідроксидом або карбонатом натрію. Також можливо термічний розклад хлората натрію. При 400-600 ° C він утворює перхлорат і хлорид натрію. Але даний спосіб досить небезпечний, тому що є загроза вибуху при протіканні реакції.
Теоретично можна здійснювати хімічне окислення хлората натрію. Найефективнішим окислювачем в даному випадку буде оксид свинцю (IV) в кислому середовищі. Зазвичай в реакційну суміш додають хлорне кислоту.
Найчастіше в промисловості користуються електрохімічним способом. Він дає більш чистий продукт, та й в цілому більш ефективний. В якості сировини використовують все той же хлорат натрію, який при окисленні на платиновому аноді дає перхлорат. Для економічності процесу хлорат натрію отримують на більш дешевих електродах типу графітового. Існує також перспективний метод отримання перхлората натрію в одну стадію. Як анода тут використовується перекис свинцю.
Механізми електрохімічного отримання
Повністю механізм окислення хлората в перхлорат до кінця ще не вивчений, існують лише припущення щодо нього. Дослідження ведуться до цих пір.
Найбільш обгрунтованим є варіант, заснованим на припущенні про віддачу електрона на аноді хлорат-іона (ClO 3 -), в результаті якого утворюється радикал ClO 3. Він в свою чергу взаємодіє з водою, утворюючи перхлорат.
Це припущення висловлюється в ряді авторитетних наукових робіт. Також воно підтверджується результатами досліджень процесів окислення хлоратов до перхлоратов у водних розчинах, мічених важкими ізотопами кисню 18 O. Було з'ясовано, що 18 O входить спочатку до складу хлората і тільки потім в ході окисного процесу переходить до складу перхлорат-іона. Але необхідно враховувати, що зміна матеріалу анода (наприклад, з платинового на графітовий) може також змінити механізм реакції.
Другий варіант перебігу процесу полягає в окисленні іонів хлората киснем, який утворюється при віддачі електронів гідроксид-іоном.
Згідно з цим варіантом, швидкість реакції безпосередньо залежить від концентрації хлората в електроліті, т. Е. Зі зниженням його концентрації швидкість повинна збільшуватися.
Існує також варіант, заснований на одночасній віддачі електронів як хлорат-іоном, так і гідроксид-іоном. Утворені в результаті реакцій радикали мають високу активність і окислюються киснем, який виділяється від OH -.
Фізичні властивості
Перхлорат натрію дуже добре розчинний у воді. Його розчинність набагато сильніше, ніж у інших перхлоратов. З цієї причини при виробництві перхлоратов спочатку отримують перхлорат натрію, а потім при необхідності переводять його в інші солі хлорної кислоти. Також він добре розчинний в рідкому аміаку, ацетоні, перекису водню, етанолі і етиленгліколь.
Як вже було сказано вище, він має гігроскопічність, і при гідролізі перхлорат натрію утворює кристалогідрати (моно- і дигідрат). Також може утворювати сольвати з іншими сполуками. При температурі 482 ° C плавиться з розкладанням на хлорид натрію і кисень. При використанні добавок пероксиду натрію, оксиду марганцю (IV), оксиду кобальту (II, III) температура розкладання знижується до 150-200 ° C.
Хімічні властивості
Натрієва сіль хлорної кислоти - дуже сильний окислювач, настільки, що окисляє багато органічних речовин до вуглекислого газуі води.
Виявити перхлорат-іон можна за допомогою реакції з солями амонію. При прожаренні суміші протікає реакція:
3NaClO4 + 8NH 4 NO 3 → 3KCl + 4N 2 + 8HNO 3 + 12H 2 O.
Ще один спосіб виявлення - це реакція обміну з калієм. Перхлорат калію набагато менш розчинний у воді, тому буде випадати в осад.
NaClO 4 + KCl → KClO 4 ↓ + NaCl.
З іншими перхлоратами може утворювати комплексні сполуки: Na 2, Na, Na.
застосування
Через освіти кристалогідратів, застосування перхлората натрію вкрай утруднено. В основному його застосовують як гербіцид, хоча останнім часом все менше. Майже весь перхлорат натрію переводять в інші перхлорати (наприклад, калію або амонію) або хлорне кислоту і використовують в синтезі багатьох інших з'єднань за рахунок сильних окисних властивостей. Також його можна використовувати в аналітичній хімії для визначення і осадження катіонів калію, заліза і цезій, причому як з водних, так і зі спиртових розчинів.
При термічному розкладанні всіх перхлоратов виділяється кисень. Завдяки цьому, солі можна застосовувати як джерело кисню в ракетних двигунах. Деякі перхлорати можуть використовуватися під вибухотехніки. Перхлорат калію застосовується в медицині для лікування гіпертиреозу. Це захворювання обумовлено підвищеною функцією щитовидної залози, а будь-який перхлорат має властивість зменшувати діяльність цієї залози, що і необхідно для приведення організму в норму.
небезпека
Сам по собі перхлорат натрію негорючий, але при взаємодії з деякими іншими речовинами може призвести до вибуху або пожежі. У вогні він може виділяти токсичні гази або пари (хлор або Хлороксид). Гасіння можна виробляти водою.
Перхлорат натрію при кімнатній температуріпрактично не випаровується, але при його розпилюванні він може потрапити в організм. При його вдиханні виникає кашель, подразнення слизових оболонок. При попаданні на шкіру з'являються почервоніння. У якості першої допомоги, рекомендується промивати місця попадання великою кількістю води з милом, а також позбутися від забрудненого одягу. При тривалому впливі на організм, він потрапляє в кров і приводить до утворення метгемоглобіну.
При введенні тваринам (зокрема гризунам) 0,1 г перхлорату натрію у них підвищилася рефлекторна збудливість, з'явилися судоми і правець. Після введення 0,22 г щури гинули через 10 годин. При введенні такої ж дози голубам, у них з'являлися тільки м'які симптоми отруєння, але через 18 годин вони гинули. Це говорить про те, що відправлення перхлоратом натрію розвивається дуже повільно.