Способ получения сульфата натрия

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА НАТРИЯ(71) Заявители Учреждение образования Республиканский центр технического творчества учащихся Рыжкович Ромуальд Леонидович(72) Авторы Рыжкович Ромуальд Леонидович Тихонова Людмила Андреевна Пак Евгений Викторович Булышкин Алексей Александрович Ждановский Арсений Матвеевич Купцов Георгий Петрович Мякинник Алексей Сергеевич Рыжкович Леонид Ромуальдович Шпилевский Владимир Аркадьевич(73) Патентообладатели Учреждение образования Республиканский центр технического творчества учащихся Рыжкович Ромуальд Леонидович(57) Способ получения сульфата натрия, включающий растворение исходных реагентов в воде, выдержку для выпадения осадка и фильтрацию, отличающийся тем, что в качестве исходных реагентов используют 452 и , растворяют их в соотношении соответственно 45-53 г и 40 г в 100 г воды за время индукционного периода, выдерживают в течение времени, достаточного для полного выделения фаз, отфильтровывают осадок и извлекают из него сульфат натрия, в частности, разделением кристаллизацией. Изобретение относится к технологии получения сульфата натрия из доступных компонентов - сульфата медии хлорида натрия, пригодной к осуществлению не только в условиях промышленного производства, но и в любой лаборатории, и даже в бытовых условиях. Известны различные способы получения сульфата натрия либо непосредственно из природного сырья, либо как попутного или побочного продукта других химических производств, либо из отходов различных производств 1. Из содержащего сульфат натрия (24102 - мирабилит) природного сырья наиболее высокого качества данную соль получают в основном либо бассейным способом 1, с. 133, либо способом высаливания 1, с. 186. Никаких химических реакций в основе этих способов нет. Содержащийся в природном сырье мирабилит просто растворяют, а затем осаждают его либо путем выпаривания растворителя, либо путем охлаждения раствора, либо путем растворения высаливающего компонента (чаще всего - ). При этом мирабилит выпадает в виде бесцветных прозрачных кристаллов, которые на воздухе могут 14080 1 2011.02.28 постепенно выветриваться, терять воду и рассыпаться в белый порошок, т.е. в безводную свою модификацию. Сульфат натрия можно получать и в результате прохождения химических реакций. Прежде всего, сам Иоганн Глаубер впервые получил сульфат натрия (мирабилит или глауберова соль) нагреванием смеси поваренной соли с серной кислотой (1658 г.) 1, с. 5. Известны также способы получения сульфата натрия из отходов титановой промышленности, содержащие железный купорос 472 и отбросную серную кислоту. В одном из вариантов 1, с. 232, который выбран в качестве прототипа, отбросную серную кислоту нейтрализуют раствором едкого натра или растворами, содержащими едкий натр и карбонат натрия. Затем к полученной смеси добавляют такое количество раствора сульфата железа , которое создает оптимальную для протекания гидролиза кислотность среды. Смесь нагревают и обрабатывают воздухом до полного осаждения гидроокиси железа. Осадок отделяют, а раствор, содержащий в основном сульфат натрия, фильтруют через слой активированного угля и подают на вакуум-охладительную кристаллизацию мирабилита. Таким образом, в известных способах для получения сульфата натрия требуется иметь в своем распоряжении либо сырье, которое уже содержит его в готовом виде (мирабилит,например), либо необходимы не очень уж доступные и достаточно дорогие компоненты (к примеру, серная кислота, едкий натр), либо необходимы достаточно сложное оборудование и энергоемкие операции. Техническая задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в том, чтобы предложить способ получения сульфата натрия из доступных компонентов путем прохождения между ними реакции ионного обмена, свободный от присущих аналогам недостатков - сложного оборудования и повышенной энергоемкости операций. Достигается это тем, что в качестве исходных реагентов берут хлорид натрия и сульфат меди , главным образом кристаллогидрат. Поскольку в изобретении используется тот факт, что в водном растворе между ними может проходить реакция ионного обмена с образованием сульфата натрия, то, следовательно, эти реагенты необходимо сначала растворить. Однако для того, чтобы достичь наибольшей эффективности, желательно при этом растворить максимально возможное для данных условий количество исходных компонентов, до образования их насыщенных растворов в данной композиции. Установлено,что это требование выполняется, если вещества растворять максимально быстро, пока реакция ионного обмена между ними не успела начаться. Время такое в нашем распоряжении есть - это так называемый индукционный (латентный) период, когда пересыщение в результате реакции еще не достигло лабильного уровня. Поскольку сразу после окончания растворения начинается процесс выпадения в осадок продуктов реакции ионного обмена, то раствор выдерживают в течение времени, достаточного для выделения фаз, одной из которых является сульфат натрия,отфильтровывают осадок и извлекают из него сульфат натрия, например, последующей разделительной кристаллизацией 2, с. 318. В связи с тем, что в предлагаемом способе(при ускоренном растворении веществ в индукционном периоде) достигаются большие концентрации растворенных исходных веществ по сравнению с известными способами,скорость выпадения продуктов реакции и их объем увеличиваются, а общее время выдержки для их осаждения сокращается. Сокращенное ионное уравнение реакции, в результате которой получается данный продукт из насыщенного раствора, выглядит так 242-24 . Примеры осуществления способа. Пример 1 За время менее индукционного периода (за 15 мин) было растворено 85 г веществ на 100 г воды. 2 14080 1 2011.02.28 Вещества 452 - 45 г и- 40 г. Выпало в осадок 47 г. После разделительной кристаллизации это гидраты 24 - 29 г и 4 - 18 г. Пример 2 За время менее индукционного периода (за 15 мин) было растворено 93 г веществ на 100 г воды. Вещества 452 - 53 г и- 40 г. Выпало в осадок 55 г. После разделительной кристаллизации это гидраты 24 - 34 г и 4 - 21 г. Пример разделения веществ осадка с целью извлечения сульфата натрия. Наиболее просто, даже в условиях школьной лаборатории, осадок можно разделить,используя факт выветривания гидрата 24 на воздухе. Для этого осадок надо растворить. Путем естественной сушки полностью закристаллизовать. При этом выпадают крупные кристаллы обоих веществ. При выветривании кристаллы гидрата 24 рассыпаются на мелкий порошок белого цвета - безводный сульфат натрия, который легко отделить от крупных кристаллов 452 простым просеиванием. Источники информации 1. Шихеева Л.В. и др. Сульфат натрия. Свойства и производство. - Ленинград Химия,1978. - С. 240. 2. Хамский Е.В. Кристаллизация в химической промышленности. - М. Химия, 1969. С. 344. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3