Химия и химическая технология/7. Неорганическая химия

Золотарева Е. В., Колосова Н. В.

Восточноукраинский национальный университет им. В. Даля

Способ утилизации основного отхода производства кальцинированной соды

Применяемые в настоящее время технологии по использованию, переработке дистиллерной жидкости решаю проблему только отчасти. Вследствие этого, большая часть основного отхода производства кальцинированной соды накапливается в шламонакопителях или сбрасывается в водоемы расположенные неподалеку от действующих производств. Сброс дистиллерной жидкости в водоем жестко регламентирован, поэтому в основном происходит накопление отхода в шламонакопителях, ограничивая наращивание мощности производства.

Представляет большой интерес использование дистиллерной жидкости для производства других видов продукции, в частности получение пероксида кальция.

Пероксид кальция CaO₂ принадлежит к типу M²⁺O₂^2-, обладая значительной термической устойчивостью. Интенсивное разложение начинается лишь с температуры 375˚С. Плотность пероксида кальция равна 2,92 г/см³, молекулярный объем 22,6 см³, энергия кристаллической решетки оценена в 751,5 ккал/моль, элементарная ячейка как и у пероксида водорода тетрагональная. Насыпной вес 80 %-ного пероксида кальция равен 0,74 г/см³.

Пероксид кальция практически нерастворим в воде, растворах аммиака, растворим в растворе хлористого аммония.

Пероксид кальция находит широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. В области охраны окружающей среды его можно использовать при очистке воды от катионов железа, мышьяка, марганца, цинка, хрома и меди. Также пероксид кальция можно использовать в катализаторе для очистки промышленных и бытовых сточных вод от нефтепродуктов и для очистки сточных вод содержащих органические красители.

Очистка вредных газовых выбросов химической промышленности от диоксида серы и оксидов азота может быть обеспечена суспензией содержащей смесь пероксида и гидроксида кальция в соотношении 1:1. Также можно осуществить и очистку газовой смеси от формальдегида.

Пероксид кальция применяют в обезвреживание радиоактивных отходов переменного состава. Его используют и для обеззараживания ли бытовых городских стоков.

В органическом синтезе пероксид кальция используется как катализатор для окисления изопропилбензола и для получения полисульфидов этилена, пропилена, бутилена. Он также используется в качестве промотора оксида серебра, употребляемого в качестве катализатора в процессе окисления этана до оксида этилена, диоксида углерода и воды. Также предложено использовать пероксид кальция для стабилизации вулканизированных сополимеров изобутилена и наряду с пероксидом стронция в процессе вулканизации бутилкаучука.

Большое применение пероксид кальция находит в сельском хозяйстве. Его используют при хранении семян и зерна, фруктов и овощей. Предложеноиспользовать пероксид кальция в качестве удобрения, богатого кислородом. Также пероксид кальция применяют как химическое средство защиты астений от картофельной и галловой нематоды, добавляют к корму жвачных животных для профилактики желудочно-кишечных заболеваний и в промышленном птицеводстве в смеси с комбикормом.

Целью нашей работы было нахождение оптимальных условий получения пероксида кальция, исследование влияния времени проведения реакции на выход основного продукта реакции.

Дистиллерная жидкость, использованная в качестве исходного сырья, представляла собой водный раствор содержащий: CaCl₂, NaCl, Ca(OH)₂, Ca₂CO₃, Na₂SO₄, pH раствора 10,5–12. При смешивании дистиллерной жидкости с 24 %-ным водным раствором аммиака, происходит взаимодействие хлорида кальция с аммиаком. Мольное отношение CaCl₂ : NH₃ = 1,0 : 1,0. Результатом реакции является образование гидроксида кальция. К полученному раствору добавляют, предварительно охлажденный до температуры 9–0˚С 37 %-ный водный растворпероксида водорода. При этом происходит взаимодействие гидроксида кальция с пероксидом водорода, с образованием октагидрата пероксида кальция, который выпадает в осадок. Время проведения реакции 1–2 мин. Количество пероксида водорода участвующего в реакции необходимо использовать с учетом содержания в дистиллерной жидкости гидроксида кальция, т.е. молярное соотношение CaCl₂(Ca(OH)₂) : H₂O₂ = 1,0 : 1,0. Образовавшийся осадок октагидрата пероксида кальция отфильтровывают под вакуумом, и промывают водой. Полученный продукт обезвоживают в сушильном шкафу при 120 – 130 ˚С в течении 1 часа. Чистоту полученного пероксида кальция рассчитывают по количеству кислорода, который определяют перманганатометрическим титрованием в кислой среде в присутствии ортофосфорной кислоты. Содержание основного вещества – ипероксида кальция во всех эксперементах колеблется в пределах 81 – 90 % вес.

Были также проведены эксперементы с использованием 10 %-ного раствора гидроксида натрия вместо водного раствора аммиака. Эксперементы проводились при различном соотношении CaCl₂ : NaOH, смешение компонентов происходило при изменении отношения от 1,0 :0,5 до 1,0 : 3,0. Изменяя соотношение CaCl₂ : NaOH проводили измерение активности ионов водорода (pH) всей реакционной смеси. Прочие условия проведения эксперементов были аналогичны эксперемантам с использованием раствора аммиака.

Предлагаемая технология утилизации основного отхода производства кальцинированной соды (дистиллерной жидкости) позволяет получить продукт (пероксид кальция), который может быть широко использован.