كربونات الصوديوم، المعروف أيضًا باسم رماد الصودا ، يُصنف على أنه ملح وليس قلوي. يطلق عليه أيضًا الصودا أو رماد الصودا في التجارة الدولية. إنها مادة خام كيميائية غير عضوية مهمة ، تستخدم بشكل رئيسي في إنتاج الزجاج المسطح ومنتجات الزجاج وتزجيج السيراميك. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في الغسيل المنزلي ومعادلة الأحماض ومعالجة الأغذية.
يجب أن يبدأ تاريخ تطوير كربونات الصوديوم من صناعة الصودا الأولى. بدأت صناعة رماد الصودا في نهاية القرن الثامن عشر. مع احتياجات الصناعة وتغيير المواد الخام لصنع الصودا ، تطورت تكنولوجيا إنتاج رماد الصودا (Na2CO3) بسرعة ، وتميل معدات الإنتاج إلى أن تكون واسعة النطاق وآلية وآلية. في عام 1983 ، كان الإنتاج العالمي من رماد الصودا حوالي 30 مليون طن. في تاريخ صناعة رماد الصودا ، الفرنسية n. قدم كل من lublanc و Belgian E. Solvay و houdebang الصيني مساهمات بارزة.
قبل التخليق الاصطناعي لرماد الصودا ، وجد في العصور القديمة أن الرماد المحترق بواسطة بعض الأعشاب البحرية بعد التجفيف يحتوي على قلويات. بعد النقع والترشيح بالماء الساخن ، يمكن الحصول على محلول قلوي بني للغسيل. كمية كبيرة من القلويات الطبيعية تأتي من المعادن ، مدفونة بشكل رئيسي تحت الأرض أو بحيرة المياه القلوية. يحتوي الخام القلوي الطبيعي في الطبقة الرسوبية على أعلى درجة ويتم توزيعه على نطاق واسع. في نهاية القرن الثامن عشر ، تم اختراع طريقة التوليف الاصطناعي لرماد الصودا لأول مرة في فرنسا. استخدم لوبلانك mirabilite والحجر الجيري والفحم للتقليل والكربونات عند درجة حرارة عالية للحصول على الرماد الأسود المنتج الخام الذي يحتوي بشكل أساسي على Na2CO3. بعد الترشيح والتبخير والتكرير وإعادة التبلور والتجفيف ، تم الحصول على رماد صودا ثقيل بدرجة نقاء تبلغ حوالي 97 في المائة. في عام 1861 ، اخترع إرنستولف البلجيكي رماد الصودا وحده وحصل على براءة اختراع. نظرًا لعدم تطبيق حماية الأسرار التقنية على نطاق واسع ، فقد حققت طفرة من الولايات المتحدة في عشرينيات القرن الماضي. على وجه الخصوص ، نشر هوديبانج ، وهو خبير كيميائي صيني مشهور ، كتاب "تصنيع رماد الصودا" في عام 1932 ، والذي سيبقى سرا لمدة 70 عاما. تم نشر طريقة سولفاي في العالم. كما أنشأت Houdebang أيضًا عملية تصنيع القلويات المنزلية من عام 1939 إلى عام 1942 ، وأنشأت مصنعًا تجريبيًا في سيتشوان. في عام 1952 ، تم إنشاء ورشة عمل مشتركة لتصنيع القلويات في مصنع داليان للكيماويات. طريقة Na التي قدمتها شركة Asahi nitrate الفرعية في اليابان هي في الأساس طريقة حل وسط لقلويات البيكربونات والأمونيا. يمكن تعديل نسبة رماد الصودا إلى كلوريد الأمونيوم حسب الرغبة.
في عام 1783 ، عرضت الأكاديمية الفرنسية للعلوم مكافأة قدرها 1200 فرنك لطريقة تصنيع رماد الصودا. في عام 1789 ، نجح لوبران ، وهو طبيب مساعد للإقطاعي دوق أورليانز ، فرنسا ، في إنشاء طريقة لصنع الصودا. في عام 1791 ، حصل على براءة اختراع وأنشأ مصنعًا للصودا بإنتاج يومي يتراوح بين 250 و 300 كجم. بالإضافة إلى ملح الطعام ، تشتمل المواد الخام المستخدمة في عملية صودا لوبران على حمض الكبريتيك المركز والفحم والحجر الجيري. عملية الإنتاج على النحو التالي:
الخطوة 1: استخدام حامض الكبريتيك المركز لتحويل ملح الطعام إلى كبريتات الصوديوم:
② الخطوة 2: تسخين كبريتات الصوديوم والفحم والحجر الجيري معًا في الفرن. تتفاعل كبريتات الصوديوم مع الفحم في الفرن لتكوين كبريتيد الصوديوم وأول أكسيد الكربون:
الخطوة 3: يتفاعل كبريتيد الصوديوم مع الحجر الجيري لينتج كربونات الصوديوم وكبريتيد الكالسيوم:
لقد خلقت طريقة إنتاج القلويات في لوبران سابقة تاريخية وقدمت مساهمات بارزة للبشرية ، ولكن لديها أيضًا العديد من أوجه القصور. على سبيل المثال ، يتم تنفيذ عملية الإنتاج الرئيسية في المرحلة الصلبة ، ومن الصعب الإنتاج باستمرار باستخدام حمض الكبريتيك المركز كمواد خام ، والمعدات متآكلة بشدة ، وجودة المنتج غير نقية ، وكبريتيد الكالسيوم غير قابل للذوبان في الماء بسهولة ، يتم التخلص من الخبث المترسب ، والمواد الخام غير مستغلة بالكامل ، والتكلفة مرتفعة ، ويتم توليد HCI ، و CO ، والغازات الأخرى ، مما يؤدي إلى تلوث البيئة. بسبب هذه العيوب ، في عام 1861 ، صنعت شركة سولفاي البلجيكية كربونات الصوديوم وكربونات الصوديوم من الملح والحجر الجيري والأمونيا وكلوريد الكالسيوم ، وهي طريقة قلوية الأمونيا. خطوات التفاعل كالتالي:
يمكن إعادة استخدام ثاني أكسيد الكربون و NH3 المتولدين من التفاعل كمواد خام.
صيغة التفاعل الإجمالية هي CaC 03بالإضافة إلى 2NaCl === NaCl2بالإضافة إلى Na2CO3
على الرغم من أن طريقة صنع الصودا هذه أكثر بساطة وصديقة للبيئة من طريقة صنع صودا لوبران ، إلا أنها تحقق إنتاجًا مستمرًا ، وتحسن بشكل كبير من معدل استخدام الملح ، وتكلفة منخفضة ، ولها معدل استخدام منخفض للمواد الخام وتنتج عددًا كبيرًا من - المنتجات ذات قيمة الاستخدام المنخفضة لا تزال أوجه القصور في CaCl2 تطارد الناس ، والدول الأجنبية لديها رقابة صارمة للغاية على براءة الاختراع هذه. تم تقييد الصين لفترة طويلة بسبب نقص التكنولوجيا ذات الصلة.
أخيرًا ، اخترع houdebang طريقة صنع الصودا المدمجة في عام 1943 ، والمعروفة أيضًا باسم طريقة صنع الصودا houdebang ، والتي تستخدم لصنع رماد الصودا في الصناعة. لقد كسرت الحصار التقني للدول الأجنبية في ذلك الوقت ، وحسنت بشكل أكبر كفاءة صناعة الصودا. لقد أصبحت طريقة صنع الصودا المستخدمة على نطاق واسع في العالم. العملية المحددة هي كما يلي: إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الماء المالح المشبع بالأمونيا (الأمونيا وكلوريد الصوديوم محاليل مشبعة) لإنتاج التفاعل التالي
يجب أن تكون المعادلة الكيميائية للتفاعل:
يتم ترسيب بيكربونات الصوديوم في التفاعل بسبب انخفاض قابليته للذوبان ، والذي يمكن أن يتحلل أكثر ويتحلل إلى كربونات الصوديوم والماء وثاني أكسيد الكربون ، حيث يمكن لثاني أكسيد الكربون أن يدخل التفاعل مرة أخرى لإعادة استخدامه. نظرًا لمعدل الاستخدام المنخفض لملح الطعام ، والتكلفة العالية لصناعة الصودا ، والتلوث البيئي الناجم عن فضلات السوائل والمخلفات وصعوبة المعالجة ، نجح السيد Houdebang في تطوير طريقة صنع الصودا المدمجة في عام 1943 بعد آلاف الاختبارات. تهدف هذه العملية الجديدة إلى بناء مصنع للأمونيا ومصنع للقلويات في -- للإنتاج المشترك. يوفر مصنع الأمونيا الأمونيا وثاني أكسيد الكربون الذي يتطلبه مصنع القلويات. يتبلور كلوريد الأمونيوم في السائل الأم بإضافة ملح الطعام كمنتج كيميائي أو سماد. يمكن إعادة تدوير محلول الملح. تعني "التركيبة" في ما يسمى "طريقة صنع القلويات المركبة" أن الطريقة تجمع بين صناعة الأمونيا الاصطناعية وصناعة تصنيع القلويات معًا ، وتستفيد من ثاني أكسيد الكربون المنتج الثانوي أثناء إنتاج الأمونيا ، وتزيل استخدام تحلل الحجر الجيري من أجل الإنتاج ، ويبسط معدات الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك ، تتجنب عملية الصودا الكاوية المركبة أيضًا إنتاج كلوريد الكالسيوم ، وهو منتج ثانوي غير مفيد جدًا في عملية الأمونيا الصودا الكاوية. بدلاً من ذلك ، يتم استخدام كلوريد الأمونيوم ، الذي يمكن استخدامه كسماد ، لاستعادته ، مما يحسن معدل استخدام الملح ، ويقصر عملية الإنتاج ، ويقلل من تلوث البيئة ، ويقلل من تكلفة رماد الصودا ، ويعزز تقدم صناعة في العالم.
الميزة البارزة لعملية صنع Hough's Soda هي جعل العملية مستمرة ، وذلك لتوسيع النطاق ؛ ثانيًا ، لا تبدأ هذه الطريقة ببيكربونات الأمونيوم الصلبة ، ولكنها تستخدم محلول ملحي لامتصاص الأمونيا أولاً ثم الكربونات للإنتاج المستمر. نظرًا لأن هذه الطريقة لا تحتاج إلى ملح وسيط كعامل مساعد ، يمكن تقليل التكلفة. في عام 1952 ، أنشأت الصين مصنعًا تجريبيًا 10 طن / يوم للإنتاج القلوي المشترك في مصنع داليان الكيميائي ، والذي تم تحسينه في عام 1957. تم تحديد تدفق عملية إضافة الملح الأولي ، وامتصاص الأمونيا الثانوي والكربنة الأولية من خلال التجارب ، واختيار المعدات و تم تأكيد فهارس العملية. في عام 1964 ، تم الانتهاء من مصنع الصودا المشترك واسع النطاق ودخل حيز التشغيل في شركة Dalian Chemical Industry Company.
نظرًا لارتفاع أسعار الملح المستورد ، يجب على اليابان البحث عن طرق جديدة لتحسين معدل استخدام الملح. في عام 1950 ، أنشأت الشركة التابعة لـ Asahi nitrate مصنعًا مشتركًا للصودا بقدرة 30 طنًا في اليوم في مصنع كيميائي موشان. في مارس 1959 ، بدأت في إنشاء مصنع مشترك جديد للصودا في مصنع كيماويات تشيبا ، بإنتاج يومي يبلغ 300 طن من رماد الصودا وكلوريد الأمونيوم ، سميت باسم طريقة AC. في السبعينيات ، كان إنتاج كلوريد الأمونيوم في اليابان زائداً عن العرض. بالإضافة إلى استئناف بعض إنتاج قلويات الأمونيا ، أسست Asahi salpetre عملية Asahi الجديدة ، والمعروفة أيضًا باسم عملية NA. إن خاصية عملية Xinxu هي أنه يمكن ضبط ناتج كلوريد الأمونيوم. يمكن تقطير كلوريد الأمونيوم الزائد في السوق مباشرةً باستخدام حليب الليمون لاستعادة الأمونيا. لذلك ، فإن استهلاك البخار والجير أقل من استهلاك الأمونيا القلوية. يتم تقليل كمية النفايات السائلة إلى ما يقرب من ثلث كمية الأمونيا القلوية. يمكن زيادة تركيز كلوريد الكالسيوم في سائل النفايات بمقدار 2.5 مرة ، ويمكن أن يصل معدل استخدام الملح الخام إلى أكثر من 95 بالمائة. حققت عملية Xinxu أيضًا تحسينات كبيرة في الكربنة والبلورة والعمليات الأخرى وهيكل المعدات.
حتى الآن ، تطور تطور كربونات الصوديوم بشكل عام. في وقت لاحق ، أجرى الأشخاص بعض التحسينات الطفيفة في المعالجة وفقًا لتركيز مختلف على الاستخدام ، وذلك لتوفيرها للاستخدام في مناسبات مختلفة.