MiningEdit
Trona, trinatriumhydrogendicarbonaatdihydraat (Na3HCO3CO3 * 2H2O), wordt gewonnen in verschillende gebieden van de VS en levert bijna het gehele binnenlandse verbruik van natriumcarbonaat. Grote natuurlijke afzettingen die in 1938 werden gevonden, zoals die in de buurt van Green River, Wyoming, hebben de mijnbouw economischer gemaakt dan de industriële productie in Noord-Amerika.Er zijn belangrijke reserves van trona in Turkije; twee miljoen ton natriumcarbonaat is gewonnen uit de reserves in de buurt van Ankara.It wordt ook gewonnen uit enkele alkalische meren zoals het Lago Magadi in Kenia door baggeren., Hete zoutbronnen vullen voortdurend zout in het meer aan, zodat de bron volledig duurzaam is, mits de baggersnelheid niet groter is dan de vulsnelheid.
Barilla en kelpEdit
verschillende “halofyten” (zouttolerante) plantensoorten en zeewiersoorten kunnen worden verwerkt tot een onzuivere vorm van natriumcarbonaat, en deze bronnen domineerden in Europa en elders tot het begin van de 19e eeuw. De landplanten (typisch glaswortels of zoutwortels) of het zeewier (typisch Fucus-soorten) werden geoogst, gedroogd en verbrand., De as werd vervolgens “lixiviated” (gewassen met water) om een alkali-oplossing te vormen. Deze oplossing werd droog gekookt om het eindproduct te maken, dat “natriumcarbonaat” werd genoemd; deze zeer oude naam verwijst is afgeleid van het Arabische woord soda, op zijn beurt toegepast op salsola soda, een van de vele soorten zeeplanten geoogst voor productie. “Barilla” is een commerciële term toegepast op een onzuivere vorm van potas verkregen uit kustplanten of kelp.,
De natriumcarbonaatconcentratie in natriumcarbonaat varieerde zeer sterk, van 2-3 procent voor de zeewier-afgeleide vorm (“kelp”) tot 30 procent voor de beste barilla geproduceerd uit zoutkruidplanten in Spanje. Planten – en zeewierbronnen voor natriumcarbonaat, en ook voor de verwante alkali “potas”, werden steeds ontoereikend tegen het einde van de 18e eeuw, en de zoektocht naar commercieel levensvatbare routes voor het synthetiseren van natriumcarbonaat uit zout en andere chemicaliën geïntensiveerd.,Leblanc processedit
in 1792 patenteerde de Franse chemicus Nicolas Leblanc een proces voor de productie van natriumcarbonaat uit zout, zwavelzuur, kalksteen en steenkool. In de eerste stap wordt natriumchloride behandeld met zwavelzuur in het Mannheim-proces. Deze reactie produceert natriumsulfaat (zoutkoek) en waterstofchloride:
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
De zoutkoek en gemalen kalksteen (calciumcarbonaat) werden gereduceerd door verhitting met steenkool. Deze conversie bestaat uit twee delen., Ten eerste is de carbothermische reactie waarbij de kool, een bron van koolstof, het Sulfaat reduceert tot sulfide:
Na2SO4 + 2C → Na2S + 2CO2
de tweede fase is de reactie om natriumcarbonaat en calciumsulfide te produceren:
Na2S + CaCO3 → Na2CO3 + CaS
Dit mengsel wordt zwarte as genoemd. Het natriumcarbonaat wordt met water uit de zwarte as gewonnen. Verdamping van dit extract levert vast natriumcarbonaat op. Dit extractieproces werd lixiviatie genoemd.,
het door het Leblanc-proces geproduceerde zoutzuur was een belangrijke bron van luchtverontreiniging en het bijproduct van calciumsulfide leverde ook problemen op bij de afvalverwijdering. Het bleef echter de belangrijkste productiemethode voor natriumcarbonaat tot eind 1880.,d om de natrium carbonaat door eerste te reageren natrium, chloor, ammoniak, water en koolstofdioxide om het genereren van natrium bicarbonaat en ammonium chloride:
NaCl + NH3 + CO2 + H2O → NaHCO3 + NH4Cl
De resulterende natriumbicarbonaat werd vervolgens omgezet naar natriumcarbonaat door verwarming van het vrijgeven van water en koolstofdioxide:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
Inmiddels is de ammoniak werd gegenereerd uit de ammonium chloride bijproduct door behandeling met kalk (calciumoxide) overgebleven van kooldioxide generatie:
2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O
De Solvay-proces wordt gerecycled haar ammoniak., Het verbruikt alleen pekel en kalksteen, en calciumchloride is het enige afvalproduct. Het proces is aanzienlijk zuiniger dan het Leblanc-proces, dat twee afvalproducten produceert, calciumsulfide en waterstofchloride. Het Solvay-proces domineerde al snel de productie van natriumcarbonaat wereldwijd. In 1900 werd 90% van het natriumcarbonaat geproduceerd door het Solvay-proces en de laatste Leblanc-procesfabriek sloot begin jaren twintig.,
de tweede stap van het Solvay-proces, het verwarmen van natriumbicarbonaat, wordt op kleine schaal gebruikt door thuiskoks en in restaurants om natriumcarbonaat te maken voor culinaire doeleinden (met inbegrip van pretzels en alkalinoedels). De methode spreekt dergelijke gebruikers aan omdat natriumbicarbonaat wijd als zuiveringszout wordt verkocht, en de vereiste temperaturen (250 °F (121 °C) aan 300 °F (149 °C)) om zuiveringszout in natriumcarbonaat om te zetten gemakkelijk in conventionele keukenovens worden bereikt.
Hou ‘ s processEdit
Dit proces werd ontwikkeld door de Chinese chemicus Hou Debang in de jaren 1930., Het eerdere stoomreformerende bijproduct koolstofdioxide werd door een verzadigde oplossing van natriumchloride en ammoniak gepompt om natriumbicarbonaat te produceren door deze reacties:
CH4 + 2H2O → CO2 + 4H2 3H2 + N2 → 2NH3 NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3 NH4HCO3 + NaCl → NH4Cl + NaHCO3
het natriumbicarbonaat werd als precipitaat verzameld vanwege de lage oplosbaarheid en vervolgens verhit tot ongeveer 80 °C (176 °F) of 95 °C (203 °F) om zuiver natriumcarbonaat te produceren, vergelijkbaar met de laatste stap van het Solvay-proces., Meer natriumchloride wordt toegevoegd aan de resterende oplossing van ammonium en natriumchloriden; ook wordt meer ammoniak gepompt bij 30-40 °C naar deze oplossing. De oplossingstemperatuur wordt dan verlaagd tot onder 10 °C. De oplosbaarheid van ammoniumchloride is hoger dan die van natriumchloride bij 30 °C en lager bij 10 °C. Door dit temperatuurafhankelijke oplosbaarheidsverschil en het gemeenschappelijke ioneneffect wordt ammoniumchloride in een natriumchlorideoplossing neergeslagen.,de Chinese naam van Hou ‘ s proces, lianhe zhijian fa (联合制碱法), betekent “gekoppelde productie alkali methode”: hou ‘ s proces is gekoppeld aan het Haber-proces en biedt een betere atoom economie door het elimineren van de productie van calciumchloride, omdat ammoniak niet langer hoeft te worden geregenereerd. Het bijproduct ammoniumchloride kan als meststof worden verkocht.