离子交换法,用离子交换剂除去钙、镁离子。
【离子交换剂】能与溶液中的阳离子或阴离子进行离子交换的物质。无机离子交换剂有沸石、磷酸锆等;有机离子交换剂有磺化煤和各种离子交换树脂。一般离子交换剂不溶于酸、碱和多种溶剂。使用后交换性能逐渐消失,可通过处理使其恢复交换性能。离子交换剂在工业上用于硬水的软化以及抗菌素、稀土元素、氨基酸等的分离和提纯。
【离子交换树脂】分子中含有活性基因而能与其他物质进行离子交换的树脂。通常分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂是含有磺酸基(-SO3H)或羧基(-COOH)等酸性基团的非水溶性的合成树脂,其酸性基团的氢离子能够跟其它阳离子进行交换。阴离子交换树脂是含有氨基(-NH2)或羟铵基(-NR3OH)等碱性基的非水溶性合成树脂,能够进行阴离子交换。离子交换树脂使用后逐渐失去效力,可经过处理使其恢复效力。离子交换树脂可用于硬水的软化、海水脱盐、金属离子的回收,以及其他各种用途。
【阳离子交换树脂】见离子交换树脂条。
【阴离子交换树脂】见离子交换树脂条。
【熔盐电解】以熔融态盐类为原料的电解方法。常用于制取不能由水溶液制备的金属,如碱金属、碱土金属以及钍、钽、混和稀土金属的生产。有时为降低熔体的熔点,节省电能,需加入一定量的助熔剂。例如电解熔盐氯化钠制备金属钠时,要加入氯化钙或氯化钾。
【氯碱工业】用电解食盐水的方法制造烧碱和氢气和氯气的工业。经精制的饱和食盐水,在电解槽中通以直流电,即发生电解反应,当用铁丝网做阴极时,电极反应的结果是:阳极上放出氯气,阴极放出氢气并在阴极区形成烧碱溶液。目前工业上普遍使用隔膜式电解槽,用汞阴极电解槽可获得高纯度的烧碱。
【电解食盐水】见氯碱工业条。
【苛化法制碱】制烧碱的方法之一。在纯碱(碳酸钠)溶液中加入石灰乳(主要成分是氢氧化钙),使之发生苛化反应,生成烧碱和碳酸钙。滤去不溶物和碳酸钙沉淀后,蒸发滤液就可得到液体或固体烧碱。所得烧碱纯度较高,但需消耗纯碱。
【接触法制硫酸】硫酸的主要工业制法。以硫黄或含硫矿石(硫铁矿等)为原料,经破碎、混和等预处理后,送至沸腾炉中进行焙烧而生成二氧化硫(浓度一般为7~13%)。然后经除尘、净化和用93%浓硫酸干燥后通入装有催化剂(常用钒催化剂)的转化器中,在常压和440~600℃下使二氧化硫氧化成三氧化硫。再经98.3%的浓硫酸吸收而得到成品硫酸。用此法可直接得到98%以上的浓硫酸和发烟硫酸。
【亚硝基法制硫酸】又称硝化法,是比较古老的硫酸生产方法。以硫黄或含硫矿石为原料,在焚烧炉中燃烧成二氧化硫,经除尘净化后与硝酸蒸气混和,使二氧化硫氧化成三氧化硫,然后用水或稀硫酸吸收而得成品硫酸。硝化法有铅室法和塔式法两种。早期采用铅室法,耗铅量大,成品酸浓度仅有65%,后为塔式法代替,成品酸浓度可达75%。现代硫酸的生产主要是采用接触法。
【氨氧化法制硝酸】硝酸的主要工业制法。使氨气和空气(或富氧空气)的混和气在1033~1113K时通过催化剂层(有含5~7%铑的网状铂催化剂,以氧化铁为主体的Fe2O3?Bi2O3和以氧化钴为主体的CoO?Al2O3的非铂催化剂),氨被氧化为一氧化氮,一氧化氮很容易继续氧化,生成二氧化氮,然后被水吸收可得浓度为45~60%的稀硝酸。生产工艺有常压法、加压法、联合法三种。浓硝酸可由稀硝酸加浓硫酸分馏浓缩而得,也可用硝酸镁代替浓硫酸作脱水剂在浓缩塔中将硝酸蒸出。还可用氮的氧化物、氧气和水直接合成浓硝酸。
【氨碱法制碱】又称索尔维法。是比利时工业化学家索尔维(Ernest Solvay)首先发明的纯碱工业制法。以食盐、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)和氨为原料。先使氨通入饱和食盐水中制成氨盐水,再通入二氧化碳以发生碳酸化反应,析出碳酸氢钠固体和含氯化铵的母液;经过滤、洗涤后,将碳酸氢钠煅烧得到产品纯碱。滤液中含大量的氯化铵,与石灰乳混和,加热产生的氨以及煅烧碳酸氢钠时产生的二氧化碳都可循环使用。此法氯化钠的利用率仅为72~74%左右,同时有大量的氯化钙作为废液排出,未加以利用。
【索尔维制碱法】见氨碱法制碱条。
【联合制碱法】又称侯氏制碱法。是我国化工专家侯德榜首先提出的。此法是将氨碱法与合成氨联合同时制造纯碱和氯化铵的生产方法。以食盐、氨和二氧化碳(合成氨生产的副产品)为原料,将氨和二氧化碳先后通入饱和食盐水中,生成碳酸氢钠沉淀,经过滤、煅烧而得纯碱。在滤液中,再通入氨并加食盐使所含的氯化铵析出,经过滤干燥而得氯化铵。所得滤液再通入氨和二氧化碳循环使用。与氨碱法相比此法的优点是:氯化钠的利用很高可达96%以上,同时避免产生大量含氯化钙的废液,并可省去一些设备。
【侯氏制碱法】见联合制碱法条。
【合成氨】工业上固定大气中游离态氮的主要方法。以空气、水、煤、石油或天然气等为原料,得到精制的体积比为1∶3的氮氢混和气,然后在一定的压力和温度下通过装有催化剂(多用铁催化剂)的合成塔,使部分氮气和氢气直接化合成氨,然后将氨分离,尚未化合的氮气和氢气再随新的氮氢混和气送回合成塔循环使用。合成氨时的温度一般在693~823K(420~550℃)由于合成时的压力不同分为:高压法,压力是70927.5~101325千帕(700~1000大气压);中压法,压力是20265~35463.75千帕(200~350大气压);低压法,压力是15198.75千帕(150大气压)左右。
【合成盐酸】用氯气和氢气直接合成氯化氢,再用水吸收而得到盐酸的工业生产。合成氯化氢在钢板制成的合成炉中进行。炉的下端接有由两根同心钢管组成的燃烧器,氯气走内管,氢气走外管,氢气在氯气中燃烧时即化合成氯化氢,由炉上部导出,冷却后送往吸收塔被水吸收成盐酸。
【石油工业】是以石油、油页岩、天然气等为对象,进行地质勘探、钻井、开采、炼制等作业,为发展国民经济的需要而提供动力燃料、润滑油类、化工原料等的重要工业部门。
【石油化学工业】一般是指以石油和天然气为原料的化学工业。原油中的馏分经过裂化、裂解、重整和分离等过程可提供重要的有机化工原料,如乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯以及苯、甲苯、二甲苯等。从这些基本原料出发,经过各种化学反应又可得到乙醇、乙醛、醋酸、丙酮、苯酚等基本有机原料。这些原料经过合成和加工,又可得到各种材料和产品,如树脂、橡胶、塑料及粘合剂、医药、染料、涂料、溶剂等。天然气的主要成分甲烷可直接用于制造炭黑、甲醇、甲醛、乙炔,这些物质可用来生产颜料、橡胶补强剂、合成树脂、致冷剂、溶剂、火箭燃料、洗净液、醋酸、水溶性涂料等。
【炼铁】在高炉内从矿石中冶炼生铁的过程。将一定比例的矿石、焦炭和熔剂(石灰石)投入高炉,由风口鼓入热空气进行熔炼。炉内主要发生三个方面的变化:(1)除去铁矿石中的氧,使铁还原出来;(2)熔化的脉石与熔剂构成炉渣;(3)铁吸收碳,发生渗碳作用,形成生铁。
【炼钢】由生铁冶炼各种规格的钢的过程。生铁是铁和碳的合金。炼钢是根据所炼钢种的技术要求,将生铁中的碳降到规定的范围,并使其它元素的含量减少或增加到规定范围。炼钢的主要方法有平炉炼钢法、氧气顶吹转炉炼钢法和电炉炼钢法等。
【炼焦】将煤等干馏形成焦炭的过程。根据最终温度,有高温炼焦[1173~1373K(800~1100℃)]、中温炼焦[873~1023K(600~750℃)]和低温炼焦[773~853 K铝督梗*500~580℃)]。主要产品是焦炭,还有煤焦油和焦炉煤气等副产品。
【区域熔炼】是利用杂质在材料的固态和液态中溶解度的差别,使杂质析出或改变其分布的一种方法。一般采用加热的方法,先使较长的锭状材料一端熔化,形成一个狭窄的熔区,杂质一般使纯物质的熔点降低。随着熔区的移动,已熔部分重新凝固,由于杂质在处于平衡状态时的固态材料和液态材料中的溶解度有差别,因而能使杂质也发生移动而富集于锭的一端,纯物质则向相反方向移动而富集于另一端。这种方法用于材料提纯时也称区域提纯,主要用于制取半导体材料,也用于某些金属和化合物的提纯。