Как из карбоната натрия получить углекислый газ: Как из Na2CO3 получить CO2

Содержание

Объявления о защитах диссертаций,Диссертационный совет

06.12.2021

Плеханов Максим Сергеевич Диссертация «Структура и физико-химические свойства твердых растворов и композитов на основе La1 — xSrxScO3 — δ и переходных металлов» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 16.02.2022

08.09.2021

Косова Нина Васильевна Диссертация «Механохимически стимулированный синтез наноструктурированных катодных материалов для металл-ионных аккумуляторов » на соискание ученой степени доктора химических наук

Защита диссертации: 22.12.2021

26.07.2021

Шиндров Александр Александрович Диссертация «Смешанно-анионные железо-натрийсодержащие соединения как матрицы для обратимой интеркаляции ионов щелочных металлов» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 06.10.2021

21.09.2020

Масленников Даниэль Владимирович Диссертация «Исследование факторов, определяющих морфологию и микроструктуру продуктов реакции термического разложения (Ce1-xGdx)2 (C2O4)3•10H2O (x = 0, 0.1)» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 02.12.2020

08.06.2020

Бычков Алексей Леонидович Диссертация «Механохимическая обработка природных полимеров и её технологическое применение» на соискание ученой степени доктора химических наук

Защита диссертации: 23.09.2020

08.06.2020

Мищенко Ксения Владимировна Диссертация «Синтез и термические превращения формиатов и оксокарбоната висмута с получением металлического висмута и его оксидов» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 16.09.2020

04.10.2019

Ухина Арина Викторовна Диссертация «Структурно-морфологические особенности формирования металл-алмазных композиций» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 18.12.2019

19.08.2019

Семыкина Дарья Олеговна Диссертация «Cтруктурно-морфологические и электрохимические свойства натрий/литий ванадий-содержащих электродных материалов для натрий/литий-ионных аккумуляторов» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 27.11.2019

15.10.2018

Тяпкин Павел Юрьевич Диссертация «Нанокомпозиты на основе оксидов железа, синтезированных в порах мезопористого диоксида кремния» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 21.12.2018

08.10.2018

Скрипкина Татьяна Сергеевна Диссертация «Механохимическая модификация структуры гуминовых кислот для получения комплексных сорбентов» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 19.12.2018 в 10:00

08.10.2018

Подгорбунских Екатерина Михайловна Диссертация «Исследование механоферментативных превращений полимеров трудноперерабатываемого растительного сырья» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 19.12.2018 в 12:00

03.10.2018

Шубникова Елена Викторовна Диссертация «Структура и кислородная проницаемость оксидов со смешанной проводимостью
Sr
1-y
BayCo0.8-xFe0.2MxO3-δ (M=W, Mо)» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 05.12.2018

26.09.2018

Лозанов Виктор Васильевич Диссертация «Синтез и физико-химическое исследование тугоплавких соединений, образующихся в системах на основе гафния, тантала и иридия» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 12.12.2018

03.05.2017

Прокип Владислав Эдвардович Диссертация «Физико-химическое исследование германатов гафния» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 05.07.2017 в 10:00

01.02.2017

Пестерева Наталья Николаевна Диссертация «Процессы переноса вдоль границы раздела фаз MeWO
4
|WO3 и физико-химические свойства композитов MeWO4-WO3 (Me = Ca, Sr, Ba)» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 05.04.2017 в 10:00

27.12.2016

Попов Михаил Петрович Диссертация «Изучение влияния модификации вольфрамом на функциональные свойства перовскита состава Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 01.03.2017 в 10:00

10.08.2016

Подгорнова Ольга Андреевна Диссертация «Синтез, структура и электрохимические свойства катодных материалов на основе LiCoPO4» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 12.10.2016 в 10:00

22.04.2016

Рыбин Вячеслав Андреевич Диссертация «Физико-химическое исследование базальтового волокна с защитными щелочестойкими покрытиями» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 22.06.2016 в 10:00

23.10.2015

Архипов Сергей Григорьевич Диссертация «Получение сокристаллов и солей аминокислот с органическими кислотами и сравнение их структуры и свойств со структурами и свойствами исходных компонентов» на соискание ученой степени кандидата химических наук.

Защита диссертации: 24.12.2015 в 10:00


Механизм и кинетика хемосорбции углекислого газа водным раствором карбоната натрия Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 66.081.4+66.023.2

А. В. Старкова, А. Ф. Махоткин, А. С. Балыбердин,

И. А. Махоткин

МЕХАНИЗМ И КИНЕТИКА ХЕМОСОРБЦИИ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА ВОДНЫМ РАСТВОРОМ КАРБОНАТА НАТРИЯ

Ключевые слова: хемосорбция, углекислый газ, карбонат натрия, механизм, кинетика, кинетическая область,

аппараты вихревого типа.

Выполнен анализ результатов экспериментального исследования механизма химической реакции, протекающей в процессе хемосорбции углекислого газа раствором карбоната натрия. Выполнено математическое описание кинетики процесса. Даны рекомендации по проектированию оборудования для интенсификации гетерогенных хемосорбционных процессов, протекающих в кинетической области.

Keywords: chemosorption, carbon dioxide, soda carbonate, mechanism, kinetics, carbon dioxide, caustic soda, kinetic

region, absorber of vortical type.

The analysis of the results of experimental studies of the mechanism of chemical reaction occurring in the chemisorption of carbon dioxide by sodium carbonate solution fulfilled. The mathematical formulation of the kinetics of the process implemented. The recommendations on the design of equipment for the intensification of heterogeneous chemisorption processes occurring in the kinetic region.

Обратимая реакция взаимодействия углекислого газа с водным раствором карбоната натрия имеет вид:

Na2CO3 + CO2 + h3O о 2NaHCO3. (1)

6 9

Величина константы равновесия находится в пределах 10″ — 10″ [1]. Поэтому в

уравнении (1) доля обратной реакции значительно меньше доли прямой реакции.

Следовательно концентрация СО2 в газе над поверхностью раствора в результате обратной реакции в реальном аппарате будет незначительна по сравнению с концентрацией СО2 в газе на входе в аппарат. Это позволяет при описании кинетики процесса уравнением

массопередачи пренебречь величиной равновесной упругости СО2 над раствором.

Однако реакция (1) является суммарной и состоит из ряда последовательных реакций:

СО2 + Н2О о H++HCO3, (2)

СО2+ ОН» о HCO3, (3)

СО2″+ Н+ о НСО3, (4)

СО2″+ Н2О о НСО3 +ОН», (5)

СО2″ + СО2 + Н2О о 2HCO3 . (6)

Скорость хемосорбции СО2 раствором Na2CG3 будет зависеть в основном от скорости реакций (2) и (3), так как реакции (4), (5) протекают относительно быстро [2]:

d[HCO3] _

= k1 • [CO2] + k2 • [OH»]• [CO2], (7)

dt

T] = (ki+k2 • [OH»]) • [CO2], (8)

d[HCO3]_

где к1 и к2 — константы скорости химических реакций (2) и (3), соответственно; [ОН-] — концентрация гидроксид-ионов;

[СО2] — концентрация СО2 в жидкости.

Концентрация ионов ОН- определяется буферным действием равновесной реакции (5)

где а — отношение концентрации карбонат — иона к концентрации бикарбонат — иона;

К — отношение второй константы диссоциации угольной кислоты к константе диссоциации воды [2].

По реакции (3) на образование одного г-иона НС03 расходуется один г-моль СО2. Поэтому уравнение скорости гетерогенной реакции (1) запишется так:

где к = к1 +к2 • К • а.

Экспериментальное исследование скорости хемосорбции СО2 раствором карбоната натрия с проточной газовой фазой в барботажном аппарате периодического действия по жидкой фазе показало, что скорость процесса большую часть эксперимента оставалась постоянной (см. рис. 1). При этом концентрация карбоната натрия уменьшилась в 2 раза (см. рис. 2). Это можно объяснить буферностью данного раствора. При хемосорбции углекислого газа по реакции (1) образуется бикарбонат натрия, и раствор превращается в систему Ыа2С03-ЫаНС0з-Н20. Концентрация ионов ОН- в такой системе при добавлении в нее определенного количества щелочи или кислоты практически не изменяется. Это происходит до тех пор, пока рН раствора не измениться на единицу [3]. На рисунке 3 показано изменение концентрации ионов

ОН-

в ходе эксперимента.

Способность буферных растворов поддерживать рН постоянным не безгранична. Поэтому можно предположить, что наступит момент, когда скорость процесса уже не будет описываться уравнением (10). Вернемся к исходному уравнению (7). Первое слагаемое в уравнении (7) относится к абсорбции СО2 водой. Известно, что при рН раствора больше 9 реакция (2) не играет существенной роли в общем механизме реакций [1, 4]. Следовательно, первым слагаемым в уравнении (7) можно пренебречь и форма уравнения станет иной:

Концентрация гидроксид-ионов в ходе эксперимента (см. рис. 3) на много меньше концентрации растворенного углекислого газа (при температуре 50 оС растворимость СО2 равна 0,017 моль/л [5]). Но не стоит забывать о том, что, во-первых, концентрации веществ в объеме жидкости и на поверхности значительно отличаются друг от друга. А во-вторых, для достижения равновесия по растворимости углекислого газа в жидкости требуется значительное количество времени, что не возможно в процессе хемосорбции, так как реакция (1) является гетерогенной и, скорее всего, протекает на границе раздела фаз. Таким образом, можно предположить, что концентрации компонентов соизмеримы и уравнение (11) имеет право на существование.

В области, близкой к равновесию, когда скорости прямой и обратной реакций выровняются, уравнение скорости процесса хемосорбции СО2 раствором Ыа2С0з примет вид:

Уравнение (10) хорошо согласуется с экспериментальными данными. Экспериментальное исследование кинетики процесса показало, что величина энергии активации хемосорбции СО2 раствором Ыа2С0з равна 40 кДж/моль. Такое значение энергии активации свидетельствует о том, что процесс протекает в кинетической области. То есть скорость химической реакции в жидкости медленнее скорости диффузионных процессов.. (13)

Данные таблицы 1 показывают, что полученное значение энергии активации процесса хорошо согласуется с экспериментальными данными других авторов.

Таблица 1 — Энергия активации процесса хемосорбции СО2 раствором карбоната натрия по данным литературы

Величина энергии активации, кДж/моль Источник

45,6 [1]

55,5 [2]

54,5 [6]

Рис. 4 — Зависимость константы скорости процесса хемосорбции СО2 раствором Мв2СОз от температуры

Подобный процесс хемосорбции углекислого газа протекает при очистке технологических газов от СО2 в производстве аммиака [7]. Для очистки применяют раствор карбоната калия (поташ). Очистка основана на реакции взаимодействии карбоната калия с углекислым газом по следующей суммарной реакции:

K2CO3+CO2+h3O о 2КНС03. (14)

Скорость реакции лимитируется скоростью медленной реакции, протекающей в жидкой фазе:

С02+0Н- о НС03. (15)

Растворы карбоната натрия и карбоната калия являются сильными электролитами. Таким образом, можно предположить, что натрий или калий будут присутствовать в растворе только в виде ионов Ыа+, К+. Технологическая схема процессов хемосорбции углекислого газа, как карбонатом натрия, так и карбонатом калия будет выглядеть одинаково, а протекающие реакции опишутся системой уравнений (2) — (6).

Проанализируем, каким должен быть аппарат для интенсификации хемосорбции углекислого газа растворами представленных солей. Процесс хемосорбции СО2 водным раствором как карбоната натрия, так и раствором карбоната калия является гетерогенным во

79

всех областях его протекания. Следовательно, необходима активная высокоразвитая поверхность контакта фаз, как в диффузионной области, так и в кинетической области. Согласно уравнению (10) для повышения скорости химической реакции нужно увеличивать: объем жидкости, время пребывания компонентов в объеме жидкости и время контакта фаз. Однако о величине поверхности контакта фаз из уравнения (10) ничего сказать нельзя. В условиях непрерывного процесса хемосорбции СО2 соблюдается балансовое равенство массопередачи и химической реакции в жидкой фазе:

к• [СО2] = в • (РС02-РС02), (16)

Ру=Р-в, (17)

где к — кажущаяся или эффективная константа скорости химической реакции;

Ру — коэффициент массопередачи, отнесенный к единице объема жидкости;

вр — коэффициент массопередачи, отнесенный к единице площади поверхности

контакта фаз;

р — поверхность контакта фаз;

РС02 — концентрация СО2 в газе на входе в аппарат;

РС02 — концентрация СО2 в газе над поверхностью жидкости.

Следует отметить, что необходимая величина активной поверхности контакта фаз при хемосорбции труднорастворимых газов на два порядка выше, чем при хемосорбции легкорастворимых газов. Объясняется это различием в величине коэффициента массоотдачи для жидкости и для газа. Сформулированным требованиям удовлетворяют аппараты

вихревого типа с нисходящим способом взаимодействия фаз и циркуляцией жидкости

насосом через аппарат [8, 9].

В производстве аммиака процесс очистки технологических газов от СО2 растворами поташа проводят в насадочных абсорберах. В качестве насадки применяют металлические кольца Палля или керамические седла Инталокс [7]. К аппаратам для проведения массообменных процессов очистки в производстве аммиака предъявляются следующие требования: большая пропускная способность по газу и жидкости; высокая степень насыщения хемосорбента в абсорбере; глубокая степень очистки технологических газов от СО2; незначительное гидравлическое сопротивление; стабильность и легкость регулирования работы аппарата.

Преимуществом насадочных абсорберов является устойчивая работа в широком диапазоне нагрузок по газу и жидкости, что немаловажно в крупнотоннажном производстве. Но эти аппараты имеют ряд недостатков: большие габаритные размеры (высота -58 м, диаметр до 4 м [7]), высокое гидравлическое сопротивление до 5000 мм. вод. ст. и низкий коэффициент массоотдачи в жидкости.

Предлагаемые вихревые аппараты являются малогабаритными, обладают низким гидравлическим сопротивлением и позволяют создавать большую активную поверхность. Они устойчиво работают в широком диапазоне нагрузок по газу и жидкости. Таким образом, применение аппаратов вихревого типа в качестве абсорберов углекислого газа в производстве аммиака экономически более выгодно и согласуется с физико-химическими закономерностями процесса хемосорбции углекислого газа растворами солей.

Выводы

Описан механизм реакции, протекающей при хемосорбции углекислого газа раствором карбоната натрия. Дано математическое описание кинетики процесса. Экспериментально подтверждено, что хемосорбция СО2 раствором Ыа2С0з протекает в кинетической области. Для интенсификации хемосорбции СО2 необходимо не только увеличивать объем жидкости, но и величину площади поверхность контакта фаз.

Наиболее высокопроизводительными, универсальными аппаратами для

интенсификации хемосорбции СО2 раствором Ыа2С0з и раствором К2СО3 являются вихревые

80

аппараты с нисходящим способом взаимодействия фаз и циркуляцией жидкости через

дополнительную емкость.

Литература

1. Gartner, R. S. Reactive recrystallisation of sodium bicarbonate / R.S. Gartner, M. M. Seckler, G. J.

Witkamp // Ind. Eng. Chem. Res. — 2005. — vol. 44. — p. 4272-4283.

2. Астарита, Д. Массопередача с химической реакцией / Д. Астарита. — Л.: Химия, 1971. — 224 с.

3. Харитонов, Ю. Я. Аналитическая химия. Аналитика в 2 книгах / Ю. Я. Харитонов. — М.: Высшая школа, 2003. К 1: Общие теоретические основы. Качественный анализ. — 2003. — 615 с.

4. Братчиков, Г. Г. Очистка газовых выбросов в целлюлозно-бумажной промышленности / Г. Г. Братчиков. — М.: Лесн. пром-ть. — 1989. — 256 с.

5. Справочник химика: в 3 частях. / Под ред. Б. П. Никольского. — М.: Химия, 1964. Т 3: Химическое равновесие и кинетика. Свойства растворов. Электродные процессы. — 1964. — 1008 с.

6. Кишеневский, М. Х. Влияние перемешивания на кинетику абсорбции углекислого газа растворами карбоната натрия / М. Х. Кишеневский, Р. М. Новик // ЖПХ. — 1953. — XXVI. — № 7. — С. 673-680.

7. Производство аммиака / Под ред.В. П. Семенова. — М.: Химия, 1985. — 368 с.

8. Пат. 2287359 Российской Федерации МПК В01 D 53/18, В01 D 53/18, В01 D 53/18. Вихревой аппарат

для проведения физико-химических процессов с нисходящим потоком фаз / Махоткин А. Ф. [и др.]; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «Минерально-химическая компания «ЕвроХим», Общество с ограниченной ответственностью «Промышленная экология». — № 2004134710/15; заявл. 30.11.2004; опубл. 10.05.2006, бюл. № 32. — 9 с.; ил.

9. Халитов, Р. А. Разработка и результаты внедрения вихревого моногидратного абсорбера триоксида серы в производство серной кислоты / Р. А. Халитов, И. А. Махоткин, А. Ш. Шарипов, О. В. Царева, Е. А. Махоткина // Вестник Казан. технол. ун-та. — 2010. — № 10. — С. 522-527.

© А. В. Старкова — асп. каф. оборудования химических заводов КНИТУ, [email protected]; А. Ф. Махоткин — д-р техн. наук, проф., зав. каф. оборудования химических заводов КНИТУ, [email protected]; А. С. Балыбердин — канд. техн. наук, доц. той же кафедры; И. А. Махоткин — ст. препод той же кафедры.

Углекислый газ — источник чистой энергии?

AFP

Углекислый газ считается одной из основных причин глобального потепления. Но мало кто догадывается, что его можно использовать еще и для производства энергии. Две швейцарских фирмы взялись разработать соответствующие технологии.

Этот контент был опубликован 11 апреля 2014 года — 11:00

Скотт Каппер (Scott Capper), swissinfo.ch

Доступно на 8 других языках

Углекислый газ в настоящее время является газом с самой плохой репутацией, хотя без него Земля давно бы превратилась в космический холодильник, растеряв все свое тепло. Однако то, что миллионы лет назад способствовало появлению и развитию жизни, сегодня угрожает поставить на этой жизни крест.

Речь идет о техногенной углекислоте, которая является парниковым газом и грозит катастрофическим повышением средней температуры на планете. Однако ничто в природе нельзя назвать однозначно вредным или полезным. Это касается и углекислоты. Невероятно, но факт: углекислый газ или двуокись углерода можно использовать для производства энергии, не отягощая при этом атмосферу вредными выбросами, а, напротив, очищая наш воздух от ненужных примесей.

«DAC» против «CCS»

Технология «Прямого захвата и очистки воздуха» («Direct air capture» — «DAC») подразумевает выделение CO2 напрямую из атмосферного воздуха. Другим основным технологическим вариантом поглощения СО2 является технология «CCS» на основе фильтров, с помощью которых происходит поглощение и хранения углекислого газа. Обычно такие фильтры применяются в трубах, отводящих дым в атмосферу.

Проблемой технологии «DAC» является экономический фактор, который нужно снизить для того, чтобы эта технология могла конкурировать с «CCS». По данным некоторых исследований, стоимость «DAC» пока почти в десять раз выше. Эта технология все еще остается в значительной степени экспериментальной и до полномасштабного промышленного применения ей далеко, хотя и метод «CCS» пока широкого распространения не нашел.

Кроме «Climeworks» над совершенствованием технологии «DAC» трудится еще ряд компаний, в том числе такие, как «Carbon Engineering», «Global Thermostat», «Coaway and Terraleaf». Многие из этих фирм являются старт-апами. В этом же направлении работают сейчас ученые из Колумбийского университета, Технологического института Джорджии и Университета Южной Калифорнии.

End of insertion

Две швейцарских компании в настоящее время разрабатывают технологии, которые позволят в будущем использовать СО2 для получения дешевой и чистой энергии. Один из этих научных проектов, финансируемый из частных источников, намерен, упрощенно говоря, очищать воздух от CO2 при помощи своего рода гигантского пылесоса. Другой проект, финансируемый из общественных бюджетов, разрабатывает технологию получения из углекислоты метана при помощи минералов цеолитной группы.

Первым проектом в течение последних пяти лет занимается расположенная в Цюрихе компания «Climeworks», являющаяся венчурным проектом Высшей технической школы Цюриха. Эта компания намерена разработать технологию, которая позволяла бы на постоянной основе извлекать атмосферный CO2, который затем можно было бы использовать для производства синтетического топлива или применять для других целей.

Эта компания собирается аккумулировать углекислый газ путем пропускания воздуха через специально обработанный целлюлозный фильтр, расположенной внутри своего рода большого пылесоса. После того, как этот фильтр до предела насыщается углекислотой, он нагревается при помощи энергии, полученной на основе биогаза или из другого возобновляемого источника энергии, за счет чего ученые получают в свое распоряжение исключительно «чистый» углекислый газ.

«Мы стремимся, если говорить на научном жаргоне, декарбонизировать транспортный сектор, на долю которого приходится самый большой процент общих выбросов СО2», — говорит Кристоф Гебальд (Christoph Gebald), один из основателей компании «Climeworks».

Партнерство с «Ауди»

По данным Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата, антропогенное (техногенное) изменение климата на 3,5% обусловлено воздействием на атмосферу авиации. А всего на сектор мирового транспорта приходятся 13% от общей «вины» за глобальное потепление.

Сейчас в мире идет гонка научных и технологических проектов, с помощью которых можно было бы снизить вредное воздействие транспорта на атмосферу. Компания «Climeworks», например, разработала технологию «прямого захвата и очистки воздуха» («Direct air capture» — «DAC»), при помощи которой, фильтруя около двух миллионов кубических метров воздуха в год, можно получать до одной тонны углекислого газа.

Результат первых тестов был настолько интересным, что свое внимание на данную технологию обратил немецкий автогигант «Audi». С точки зрения концерна такая технология могла бы стать ключевым элементом создания транспортных средств, работающих на синтетическом топливе.

Технология «Прямого захвата и очистки воздуха» («Direct air capture» — «DAC») Climeworks

«То, что им нужно, это устойчивый источник углекислого газа», — отмечает К. Гебальд, — «Он может быть либо биогенным, либо атмосферным». Однако, как считает молодой предприниматель, биогенные источники углекислоты, работающие на основе сжигания или разложения биоматериала, не могут в достаточной степени удовлетворить потребности компании «Ауди».

Поэтому принято решение построить в ближайшем будущем тестовую установку на основе технологии «прямого захвата и очистки воздуха», которая должна выявить производственный потенциал данного способа добычи углекислоты. И если этот потенциал окажется достаточно большим, то эту технологию концерн «Audi» может использовать для массового производства синтетического топлива. Кроме того, возможно, ее можно будет применять и в других сферах.

Empa

Многое зависит от того, насколько успешно будет в будущем развиваться компания «Climeworks». Перспективы вырисовываются неплохие. Фирма уже сейчас является одним из 11-ти финалистов конкурса «Virgin Earth Challenge», состязания с призовым фондом в 25 млн. долларов. Цель конкурса — выявить технологии, которые могут обеспечить «разработку экологически устойчивого и экономически рентабельного метода удаления парниковых газов из земной атмосферы».

Проблемы и задачи

Извлечение и накопление углекислого газа является лишь одним из ряда шагов в процессе производства синтетического топлива. В теории еще одним источником энергии может стать метан, добывать который относительно просто, в частности, на основе смеси водорода с диоксидом углерода.

Данная смесь получает импульс от внешнего — в идеале возобновляемого — источника энергии, в результате чего запускается реакция, названная по имени французского химика и нобелевского лауреата Поля Сабатье́ (Paul Sabatier, 1854 — 1941), открывшего её в начале 20 века. Итогом реакции становится метан плюс вода в качестве побочного продукта.

Основная проблема заключается в том, чтобы сделать данный процесс экономически рентабельным. Не менее сложна и процедура отделения молекул воды от молекул метана. Добавление катализатора, элемента, который ускоряет процесс, могло бы помочь преодолеть некоторые сложности. Однако данный подход таит в себе риск выделения угарного газа (СО) и получения совершенно недостаточных итоговых объемов метана.

Решением этих и иных проблем занимаются недалеко от Цюриха ученые швейцарского федерального «Научного Института проблем контроля и сопротивления материалов» («Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt» — «EMPA»). Они разработали метод абсорбирования углекислоты с последующим превращением ее в микропористые минералы группы цеолитов.

«Обогащенные никелем цеолиты способны абсорбировать получаемую в результате реакции Сабатье воду. Хорошо то, что угарный газ почти не выделяется, при этом в результате мы получаем как раз искомый метан», — рассказывает Андреас Боргшульте (Andreas Borgschulte), ученый и руководитель проекта. Технология эта пока далека от совершенства.

«Основной вопрос сейчас заключается в поиске методов, при помощи которых данный процесс будет работать и при низких температурах. Проблема состоит также в том, что объем воды, который цеолит способен абсорбировать, пока ограничен, а поэтому нам приходится искать способы „сушки“ этих минералов, их „регенерации“. Так что мы продолжаем наши эксперименты», — поясняет ученый.

Главные сложности впереди

По словам Андреаса Боргшульте, здесь возникают не только химические, но и технические сложности, например, следует определить, какой должна быть конструкция реактора, внутри которого будет проходить реакция Сабатье, и как следует организовать отвод и накопление значительных объемов метана и энергии, не говоря уже о вопросах финансирования.

Еще одна проблема заключается в том, чтобы свести к нулю негативное воздействие данной технологии на атмосферу, а это значит, что требуемая для ее функционирования углекислота должна добываться на основе переработки биомассы, а не в результате сжигания минерального топлива.

«Цены на газ сейчас очень низкие, так что нам пока трудно с ним конкурировать», — замечает Боргшульте. «Синтетический газ все еще дороже естественного в пять раз». Накладные расходы являются проблемой и для фирмы «Climeworks». По данным цюрихской Высшей технической школы (ЕТН) добывание CO2 из воздуха стоит сейчас до 600 франков за тонну, но эта фирма надеется в ближайшие годы сократить расходы до 100 франков за тонну, что сделает процесс более или менее рентабельным.

Разрабатываемая компанией «Climeworks» технология как раз и двигается именно в этом направлении. Она исходит из того, что тепловая энергия, необходимая в рамках данного метода для абсорбирования углекислого газа, эквивалентна температуре, не превышающей 100 градусов Цельсия, тогда как другие технологии и системы требуют куда больше энергии, эквивалентной температуре в 300 градусов.

Впрочем, все эти технологии, даже будучи «доведенными до ума» и нашедшими самое широкое применение, все равно проблему глобального потепления решить не смогут. «Эти технологии — не панацея и не палочка-выручалочка. Они должны быть важной, но только частью глобальной средне- и долгосрочной программы действий по предотвращению потепления. Разработка такой программы, на мой взгляд, куда важнее», — указывает К. Гебальд.

Неоднозначная углекислота

Углекислый газ (СО2) играет важную роль в формировании климата и определении температуры на земной поверхности. Этот газ является неотъемлемой частью так называемого «геохимического цикла углерода» — комплекса процессов, в ходе которых происходит перенос углерода между различными геохимическими резервуарами. В истории Земли углеродный цикл менялся весьма значительно, причем имели место как медленные постепенные изменения, так и резкие катастрофические события. Важнейшую роль в круговороте углерода играют живые организмы. В различных формах углерод присутствует во всех оболочках Земли.

Геохимический цикл углерода всегда происходит через атмосферу и гидросферу. Тем самым, даже самые глубинные процессы могут влиять на окружающую среду и биосферу. Сегодня, однако, велики опасения, что из-за поступления техногенной углекислоты в атмосферу, в результате чего ее доля в ней увеличилась на 31% по сравнению с доиндустриальной эпохой, может наступить катастрофическое глобальное потепление. Углекислый газ является не единственным парниковым газом. Метан и оксид азота так же создают парниковый эффект, а вот угарный газ такого влияния не оказывает.

Цеолиты — большая группа близких по составу и свойствам минералов, водные алюмосиликаты кальция и натрия из подкласса каркасных силикатов, со стеклянным или перламутровым блеском, известных своей способностью отдавать и вновь поглощать воду в зависимости от температуры и влажности. Другим важным свойством цеолитов является способность к ионному обмену — они способны селективно выделять и вновь впитывать различные вещества, а также обменивать катионы. Наиболее распространённые представители группы цеолитов — натролит, шабазит, гейландит, стильбит (десмин), морденит, томсонит, ломонтит.

Статья в этом материале

Ключевые слова:

Эта статья была автоматически перенесена со старого сайта на новый. Если вы увидели ошибки или искажения, не сочтите за труд, сообщите по адресу [email protected] Приносим извинения за доставленные неудобства.

Получение оксида углерода (IV). Распознавание карбонатов

Швецова В.И.

Тема: Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств. Распознавание карбонатов.

Цель урока: получить в лаборатории оксид углерода (IV), изучить его свойства. Провести качественные реакции на карбонат-ионы.

Задачи урока:

Общеобразовательные

расширить представления о свойствах углекислого газа, его получении и применении; совершенствовать умения экспериментально подтверждать химические свойства веществ на основе теоретических знаний,

продолжить формирование навыков решения экспериментальных задач на распознавание веществ.

Развивающие

Развивать умения анализировать условие задачи, разрабатывать план решения, умения наблюдать, сравнивать, обобщать факты, делать выводы, оценивать полученные результаты;

Развивать коммуникативные навыки, умение доказывать утверждения, приводить аргументы

Воспитательные

Воспитывать аккуратность, самостоятельность, инициативность, убежденность в необходимости соблюдения правил техники безопасности;

воспитывать положительное отношение к процессу познания; позитивного отношения к миру.

формировать убежденность школьников в целостностной картине окружающего мира и его познаваемости

Лабораторное оборудование: лабораторный штатив, прибор для получения газов, химические стаканы, кусочки мрамора, соляная кислота (1:2), известковая вода, спиртовка, сода пищевая, уксусная кислота, парафиновые свечки, склянки с карбонатом натрия, хлоридом натрия, ортофосфатом натрия, нитрат серебра, спички, лакмус, вода, пластиковые бутылки .

Методы обучения:

словесные (беседа, рассказ)

практические

наглядные (презентация).

Форма обучения: практическая работа

Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рожденных только воображением. М.В.Ломоносов

Ход урока:

I. Организационный момент. Приветствие, проверка готовности к уроку

II. Формулировка темы урока и целеполагание

Мы в очередной раз с вами собрались, чтобы наши теоретические знания подтвердить экспериментально. Чтобы определить тему нашего занятия я хочу продемонстрировать вам эксперимент.

Демонстрация: продувание углекислого газа через известковую воду

Какой газ мы выдыхаем?

СО2 диоксид углерода, оксид углерода (IV), угольный ангидрид, углекислый газ

При реакции с углекислым газом  известковая вода становится мутной. Это характерная реакция  для углекислого газа, то есть она позволяет идентифицировать углекислый газ.

CO2 + Ca(OH)2CaCO3+ H2O

Известковая вода

В этом простом по своему исполнению эксперименту кроется удивительная загадка природы. Этот эксперимент, доказывает, что в природе углекислый газ образуется при дыхании. При дыхании всего живого: растений, животных, микроорганизмов, а также он образуется при гниении, брожении и горении углеродсодержащих веществ. Углекислый газ содержится в составе вулканических газов, выделяется он из Земли в вулканических местностях. Вне земного шара оксид углерода (IV) обнаружен в атмосферах Марса и Венеры- планетах «земного типа»

Возникает вопрос: А можно ли получить углекислый газ в лаборатории? Можно ли повторить реакции с участием углекислого газа, протекающие в живой природе в лаборатории? Как доказать, что получен углекислый газ? Вы хотели бы ответить на эти вопросы?

Итак, тема нашего урока будет???

Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств.

Цель урока? (формулируем из темы)

Какие задачи поставим?

Получим углекислый газ в лаборатории ,

экспериментальным путем докажем его свойства

Распознавать (идентифицировать) вещества

используя знания о качественных реакциях

III. Актуализация опорных знаний

Прежде чем приступить к работе , я должна быть уверена, что вы помните меры предосторожности при работе с реактивами

техника безопасности

На столах сигнальные карточки, вопросы на слайде.

IV. Постановка и решение учебной задачи на получение углекислого газа и экспериментального подтверждение его свойств

Вот эти вещества вам знакомы? У всех есть на кухне эти вещества?

Эксперимент В пластиковых бутылках находится пищевая сода добавим уксусную кислоту и бутылку закрываем крышкой. Наблюдаем бурное выделение газа.

NaHCO3+ CH3COOH = CH3COONa + H2O + CO2

А когда ваша мама на кухне проводит такую реакцию?

Тесто наполняется пузырьками углекислого газа, и выпеченный из него продукт получается мягким и вкусным.

А как доказать, что образовался углекислый газ?

В данном случае можно известковой водой обнаружить его?

Обнаружить, это значит, определит его по свойствам.

Вспомним свойства углекислого газа?

(Это газ тяжелый, он не поддерживает горение)- проверим это на практике

Эксперимент Зажигаем свечу, помещенную в стакан с и «выливаем» на пламя полученный газ. На практике используется это свойство углекислого газа? При тушении пожаров. Жидкий углекислый газ используют в углекислотных огнетушителях
Используется в тех случаях, когда нельзя тушить водой (при горении бензина, например) или при наличии в помещении невыключенной электропроводки или уникального оборудования, которое от воды может пострадать.

Итак, мы с вами получили углекислый газ, действуя на гидрокарбонат кислотой

NaHCO3+ CH3COOH = CH3COONa + H2O + CO2

Итак, мы экспериментально доказали, что углекислый газ тяжелый и не поддерживает горение.

А теперь еще раз вернемся к уравнению реакции: CO2 + Ca(OH)2CaCO3+ H2O

К какому классу неорганических соединений относится Ca(OH)2?

(К основаниям) Если оксид взаимодействует с основаниями, значит, он будет по характеру кислотным оксидом.

А как можно еще доказать, что СО2 – кислотный оксид?

Еще какое свойство знаете? ( он растворим в воде и при растворении образуется угольная кислота) так делают газированные напитки.

Возьмите склянки с надписью вода. Мы будем сюда пропускать углекислый газ. Чтобы обнаружить кислоту – добавить индикатор лакмус фиолетовый

Лакмус при образовании кислоты станет красным.

И еще найдите склянки с известковой водой.

Наблюдайте за происходящими процессами.

Выполнение опытов (видеоинструкция)

1.по получению углекислого газа из мрамора

2. пропускание через воду

3. пропускание через известковую воду

Обсуждение результатов

Запись уравнений реакций

СаСО3 +2HСl = СаСl2 + H2O + CO2

СаСО3 + 2Н+ + 2Сl = Са2+ + 2Сl + H2O + CO2

CО32-+ 2H+ = H2O + CO2

H2O + CO2 = H2CO3

CO2 + Ca(OH)2CaCO3+ H2O

СаСО3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2

Почему при пропускании газа через раствор известковой воды сначала происходит помутнение, а затем взвесь растворяется?

Наблюдаем переход нерастворимого карбоната кальция в растворимый гидрокарбонат кальция

4. превращение гидрокарбонатов в карбонаты

Итак, у вас в растворе гидрокарбонат кальция. Перенесите его в чистую пробирку.

Как вы думаете, что произойдет при нагревании?

Ca(HCO3)2= СаСО3 ↓+ H2O + CO2 (при нагревании)

Вода содержит гидрокарбонаты кальция. Их содержание определяет жесткость воды. Видели накипь в чайниках? Это и есть образовавшиеся карбонаты при кипячении воды.

Обсуждение результатов

Мы выполнили с вами удивительное превращение:

CO2 + Ca(OH)2CaCO3+ H2O (1)

СаСО3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2 (2)

Ca(HCO3)2= СаСО3 ↓+ H2O + CO2 (3)

Получили нерастворимый карбонат –перевели его в растворимый гидрокарбонат- а затем опять в нерастворимый карбонат.

В природе также протекают такие реакции с участием углекислого газа при образовании мраморных пещер:

углекислый газ извлекается из воздуха дождевой водой; (1)

потоки дождевой воды попадают на пласты известняка и превращают его в растворимый гидрокарбонат кальция, который уносится подземными водами; (2)

в недрах Земли грунтовые воды могут подвергаться нагреванию раствор Ca(HCO3 )2 начинает испаряться, а сама соль разлагается с образованием кристаллов нерастворимого карбоната кальция CaCO3 (3)

Так природа создает сталактиты и сталагмиты, похожие на колонны сказочных дворцов.

Так наша лаборатория тесно связана с лабораторией природы

V. Постановка учебной задачи и ее решение на распознавание карбонатов

Задача. В трех пронумерованных пробирках находятся растворы карбоната натрия, хлорида натрия, ортофосфата натрия. С помощью качественных реакций определите, где какой раствор.

Определите, в какой из склянок находятся вещества Nа23 , NаСl, Na3РO4

ионы в растворе

Реактив и результат

Уравнения реакций

HNO3

AgNO3

2 3

Na+ ,CO32

CO2

2 3+ HСl =

CО32-+ 2H+ = H2O + CO2

NаСl

Na+, Cl

AgCl↓ белый осадок

NаСl + AgNO3 =

Сl + Ag+ = AgCl↓ белый осадок

Na3РO4

3Na+ , РO43-

Ag3 PO4

желтый

Na3PO4 + AgNO3 =

PO4 3- + 3 Ag+ = Ag3 PO4

желтый осадок

Анализ условия задачи:

Найдите в лоточках склянки с номерами 1,2,3. Задача: определить в какой из склянок находятся соли

Составляем план решения

Сравните по составу соли (имеют одинаковые катионы, отличаются анионами, значит будем определять по анионам). Работаем с таблицей качественные реакции

Практическое выполнение: подумайте какие нужны реактивы?

Возможно ли сразу в склянки приливать реактив? (Нет. Нужно взять пробы.)

Из первой склянки – в пробирку №1

Из второй склянки – в пробирку № 2

Из третьей склянки – в пробирку №3

И во все три пробирки приливаем соляную кислоту.

Опять берем пробы и вновь добавляем нитрат серебра

Обсуждение результатов. Выводы

VI. Выводы по уроку.

Итак, мы сегодня на уроке, получали углекислый газ, действуя, кислотами на карбонаты и гидрокарбонаты и экспериментальным путем подтвердили наши теоретические знания о свойствах этого газа. Мы еще раз убедились, что это газ, тяжелее воздуха, не поддерживает горения, растворимый в воде. Является кислотным оксидом: реагирует со щелочами и при растворении в воде образует угольную кислоту. А также выполнили удивительные взаимопревращения карбонатов и гидрокарбонатов. И, конечно научились распознавать эти соли.

Наша лаборатория тесно связана с лабораторией природы

А мы получаем вещества, исследуем их свойства, чтобы объяснять происходящие вокруг нас явления и использовать эти вещества, находить им практическое применение.

Я думаю, мы ответили на вопрос: как мы получали углекислый газ, как мы его обнаружили и зачем мы это делали

Домашнее задание.

Мне очень бы хотелось, чтобы вы ушли с урока с желанием еще что-то узнать по этой теме и поэтому я даю не совсем обычное домашнее задание

В окрестностях итальянского города Неаполь есть пещера, которая называется «Собачья». Пройдя по пещере несколько десятков метров, собака теряет сознание и, если ей не оказать помощь, погибает. Люди же могут находиться в этой пещере достаточно долгое время. Как вы думаете, какое вещество может быть причиной гибели животных?

Как очистить яйцо от скорлупы, не разбивая его? Выполнить домашний эксперимент.

V.Рефлексия Достиг ли ты цели, поставленной тобой? Какие задания вызвали затруднения?

Оцените свою деятельность на лестнице знаний слайд

Оценивание

Практическая работа №6 «Получение углекислого газа, изучение его свойств и свойств карбонатов»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ЧИТИНСКОЕ СУВОРОВСКОЕ ВОЕННОЕ УЧИЛИЩЕ

МИНИСТЕРСТВА ВНУТРЕНИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

учебного занятия №50

по теме:

«ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДА УГЛЕРОДА (IV) И ИЗУЧЕНИЕ

ЕГО СВОЙСТВ. РАСПОЗНАВАНИЕ КАРБОНАТОВ»

Дисциплина: ХИМИЯ

I курс

Учитель цикла естественно-математических дисциплин и физической культуры

Н.В. Жаргалова

2020-2021 учебный год

Дата: 15.03.2021 г

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6

ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДАУГЛЕРОДА (IV) И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО СВОЙСТВ.

РАСПОЗНАВАНИЕ КАРБОНАТОВ

Цель урока: создать условия для изучения материала  по теме «Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств», продолжить развитие и отработку навыков практического применения умений работать с реактивами и лабораторным оборудованием, осмысливание связей и отношений в объектах изучения. 

Задачи: (формирование познавательных и логических УУД)

— обеспечить усвоение обучающимися на уровне восприятия, осмысления и первичного запоминания состава, строения, свойств, применения углерода и его соединений;

-уметь получать углекислый газ, описывать наблюдаемые явления, доказывать наличие оксида углерода (IV), распознавать соли угольной кислоты в растворе.

(формирование регулятивных УУД)

— формировать навыки экспериментальной  и самостоятельной работы с учебником и раздаточным материалом, развивать умения наблюдать, делать выводы, формулировать высказывания

— продолжить умение анализировать, сопоставлять, сравнивать;

— устанавливать причинно-следственные связи;

(формирование коммуникативных и личностных УУД)

-умения планировать учебное сотрудничество со сверстниками и учителем;

— воспитывать чувство взаимопомощи;

— умения работать в команде.

Тип урока: урок-практикум.

Формы работы: групповая работа

Оборудование: компьютер, экран, видеопроектор, электронная презентация, путевой лист, лоток, штатив с пробирками, спички, лучина, фарфоровый тигель, пипетки.

Реактивы: карбонат кальция (мел), растворы: соляной кислоты, гидроксида натрия, сульфата калия, хлорида цинка, карбоната натрия, гашеной извести.

Метод обучения: объяснительно-иллюстративный, частично-поисковый, исследовательский.

План урока:

1. Организация начала урока; доклад, проверка готовности к уроку

2. Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности обучающихся.

3. Актуализация знаний.

4. Первичное усвоение новых знаний.

5. Первичная проверка понимания

6. Закрепление знаний

7. Рефлексия (подведение итогов занятия)

8. Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

Ход урока

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

Организационный

Приветствие обучающихся, проверка готовности к уроку

Доклад

Целеполагание. Мотивация учебной деятельности учащихся

СЛАЙД 1. На экране — изображение ученого и его фраза.

Ребята, какое отношение имеет данная фраза и данный ученый к нашему уроку? С мест не выкрикиваем, поднимаем руку.

На экране-фрагмент мультфильма «В стране невыученных уроков». (10.34-11.24).

Какое химическое вещество фигурирует в данном отрывке?

Какие свойства просматриваются в отрывке?

Верно, молодцы!

Углекислый газ активно взаимодействует с оксидами металлов. Как называются соли, образованные данной реакцией?

(на доске-уравнение реакции углекислого газа и оксида кальция)

У меня достоинств много есть

“Людям я совсем как брат.

Много тысяч лет назад,

Освещая интерьер

Первобытных их пещер,

Я уже пылал в костре.

И украсить был я рад

Дам и рыцарей наряд,

Что блистали при дворе…

Если мягким быть решу,

То в тетради я пишу,

Такова друзья природа

Элемента…(углерода

У меня достоинств много есть

“Людям я совсем как брат.

Много тысяч лет назад,

Освещая интерьер

Первобытных их пещер,

Я уже пылал в костре.

И украсить был я рад

Дам и рыцарей наряд,

Что блистали при дворе…

Если мягким быть решу,

То в тетради я пишу,

Такова друзья природа

Элемента…(углерода

У меня достоинств много есть

“Людям я совсем как брат.

Много тысяч лет назад,

Освещая интерьер

Первобытных их пещер,

Я уже пылал в костре.

И украсить был я рад

Дам и рыцарей наряд,

Что блистали при дворе…

Если мягким быть решу,

То в тетради я пишу,

Такова друзья природа

Элемента…(углерода

Исходя из вышесказанного, сформулируйте тему урока? Верно.

Тема будет направлена на получение и распознавание соединений углерода.

СЛАЙД 2. НА слайде — ТЕМА И ЧИСЛО.

А на что будет направлена цель урока? Сформулируйте.

А посредством чего будет достигаться данная цель?

Обучающиеся отвечают. Менделеев Д.И., высказывают свое мнение о смысле данной фразы.

Просматривают видео, Отвечают на вопросы, прописывают формулу вещества на доске

Обучающиеся Формулируют тему Свойства Углекислого газа и карбонатов

Формулируют цель

Посредством задач, проговаривают задачи

3. Актуализация знаний

Правильно. Вы получили путевые листы с практической работой. Пожалуйста, внимательно просмотрите и, задайте интересующие вопросы. Работа проводится Вами в парах.

Во время уроков, а, тем более, при работе с химическими веществами, о чем необходимо помнить?

СЛАЙД 3 Из уроков биологии 5-6 класса Вам известно, что кислород образуется в процессе фотосинтеза, а углекислый газ? (Дыхания)

А как доказать, что это действительно происходит?

А доказать это можно посредством качественной, обличающей то или иное вещество реакцией на гашеную известь.

Приглашаю обучающегося для демонстрации опыта

Обучающиеся знакомятся с содержанием практической работы, задают вопросы

О правилах техники безопасности (проговаривают)

Обучающиеся чертят таблицу в тетрадь, подписывают «шапку»

Записывают данные в таблицу

Первичное усвоение новых знаний.

Учитель контролирует работу, отвечает на вопросы

Выполняют работу, ответственные контролируют выполнение и время.

Первичная проверка понимания

Приглашаю к доске обучающихся для написания уравнений реакции, отвечаю на вопросы.

Обучающиеся записывают уравнения на доске, делают выводы.

Закрепление знаний

Какая реакция лежит в основе получения оксид углерода (IV)?

Перечислите физические свойства углекислого газа, которые наблюдались  во время его получения.

Поясните, какое свойство углекислого газа лежит в основе его определения с помощью зажженной лучины.

Объясните, в чем заключается качественная реакция на углекислый газ?

Отвечают, обобщают знания

Рефлексия (подведение итогов занятия)

У вас в конвертах есть у каждой группы вопросы, постарайтесь на них сейчас ответить:

Какие чувства возникали во время работы?

Чему научились? Что узнали нового?

Какие трудности встречались?

Благодаря чему мы достигли результата?

Как вы можете связать полученные знания с жизнью?

Ребята, спасибо за урок!

СЛАЙД 4. Выставляю отметки за урок, проговариваю их.

Любопытство, интерес, удовлетворение от своей работы). Благодаря сплоченности и т.д.)

Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

Подготовить сообщения: Почему люди не могут дышать углекислым газом?

Что такое «тонущее пламя» и в чем суть этого явления?

Задают интересующие вопросы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6 ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДА

УГЛЕРОДА (IV) И ИЗУЧЕНИЕ ЕГО СВОЙСТВ.

РАСПОЗНАВАНИЕ КАРБОНАТОВ

Цель: научиться получать углекислый газ реакцией обмена; продолжить ознакомление с химическими свойствами углекислого газа; познакомиться с методами распознавания карбонатов.

Оборудование: компьютер, экран, видеопроектор, электронная презентация, путевой лист, лоток, штатив с пробирками, спички, лучина, фарфоровый тигель, пипетки.

Реактивы: карбонат кальция (мел), растворы: соляной кислоты, гидроксида натрия, сульфата калия, хлорида цинка, карбоната натрия, гашеной извести.

ХОД РАБОТЫ:

СТРОГО СЛЕДУЙТЕ ИНСТРУКЦИИ! СОБЛЮДАЙТЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ!

Начертите в тетради для практических работ таблицу, сформулируйте вывод по каждому опыту и ОБЩИЙ ВЫВОД ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ, ИСХОДЯ ИЗ ПОСТАВЛЕННОЙ ЦЕЛИ.

Что делали

Что наблюдали

Уравнения реакции 

Выводы

1.Получение оксида углерода (IV) и определение его свойств

1.Поместите в пробирку несколько кусочков мела и прилейте немного разбавленной соляной кислоты

CaCO3+HCl=

2. Подожгите лучину спичками, поместите, не касаясь раствора, в пробирку.

____

2.Распознавание карбонатов

В трёх пронумерованных пробирках даны растворы: сульфат калия, хлорид цинка, карбонат натрия. Определите, какое вещество находится в каждой пробирке. К2SO4, ZnCl2, Na2CO3,

В каждую из пробирок добавляем раствор соляной кислоты

К2SO4 + HCl =

ZnCl2 + HCl =

Na2CO3 + HCl =

Два оставшихся вещества растворяем водой и добавляем раствор хлорида бария

1)K2SO4 + BaCl2 =

2)ZnCl2 + BaCl2 =

В оставшийся раствор добавляем раствор NaOH

Какие чувства возникали во время работы?

Чему научились? Что узнали нового?

Какие трудности встречались?

Благодаря чему мы достигли результата?

Как вы можете связать полученные знания с жизнью?

9.2. РАСТВОРЫ ЩЕЛОЧЕЙ / КонсультантПлюс

9.2. РАСТВОРЫ ЩЕЛОЧЕЙ

9.2.1. Гидроксиды натрия или калия. Исходными реактивами являются гидроксид натрия (едкий натр), NaOH, х.ч. или ч.д.а., по ГОСТ 4328-77 или гидроксид калия (едкое кали), KOH, х.ч. или ч.д.а., по действующей нормативно-технической документации.

2,5 моль/куб. дм (2,5 н) раствор. Вначале готовят концентрированный раствор с массовой долей примерно 45%. Для этого в фарфоровой посуде взвешивают на технических весах 500 — 520 г NaOH или KOH, смывают водой верхний слой карбоната. Обмытые гранулы растворяют в 500 куб. см воды, добавляя ее постепенно, при непрерывном помешивании. Остывший концентрированный раствор осторожно сливают в бутыль, которую закрывают пробкой с хлоркальциевой трубкой, наполненной натронной известью <1>. Раствор оставляют для отстаивания на срок не менее двух дней, затем сливают с осадка и замеряют плотность ареометром.

———————————

<1> Все растворы гидроксида натрия или калия хранят, защищая их от углекислого газа воздуха при помощи вставленных в пробки хлоркальциевых трубок, заполненных натронной известью. Натронную известь получают при взаимодействии концентрированного раствора NaOH со свежепрокаленной CaO (на 2 весовые части CaO одна весовая часть NaOH) с последующим выпариванием (осторожно) и слабым прокаливанием. После измельчения и просеивания ею заполняют хлоркальциевую трубку.

Из концентрированного раствора путем разбавления водой

(свободной от CO ) готовят приблизительно 2,5 моль/куб. дм

2

раствор с массовой долей 10%, плотностью 1,109 г/куб. см. Для

удаления углекислого газа дистиллированную воду кипятят и

охлаждают в колбе с закрытой пробкой, в которую вставлена

хлоркальциевая трубка, заполненная натронной известью.

Точность 2,5 моль/куб. дм раствора проверяют титрованием соляной или серной кислотой в присутствии фенолфталеина.

На 10 куб. см точно 2,5 моль/куб. дм (2,5 н) раствора гидроксида натрия или гидроксида калия должно пойти 25 куб. см точно 1 моль/куб. дм (1 н) раствора соляной или 0,5 моль/куб. дм (1 н) раствора серной кислоты. Если кислоты идет на титрование больше или меньше, то концентрацию раствора гидроокиси натрия соответственно уменьшают, разбавляя водой, или увеличивают, добавляя раствор гидроксида натрия с массовой долей 45%.

1 моль/куб. дм (1 н) раствор. Из концентрированного раствора

путем разбавления водой, освобожденной от CO , готовят раствор с

2

массовой долей 4% (приблизительно), плотностью 1,043 г/куб. см.

Коэффициент поправки 1 моль/куб. дм растворов NaOH и KOH устанавливают по 1 моль/куб. дм (1 н) раствору соляной или 0,5 моль/куб. дм (1 н) серной кислоты, приготовленному из фиксанала (К = 1), или с установленным коэффициентом поправки. В этом случае в 3 — 4 конические колбы отмеривают пипеткой 10 — 20 куб. см растворов NaOH или KOH добавляют по 3 — 4 капли раствора фенолфталеина с массовой долей 1% и титруют соответствующим раствором соляной или серной кислоты до исчезновения розовой окраски.

Коэффициент поправки вычисляют по формуле:

V x К

1 1

К = ——-, (112)

V

2

где:

К — коэффициент поправки;

V — объем раствора кислоты, израсходованной на титрование,

1

куб. см;

К — коэффициент поправки использованного раствора кислоты;

1

V — объем раствора NaOH или KOH, взятый для титрования, куб.

2

см.

Коэффициент поправки растворов NaOH и KOH проверяют не реже 1

раза в 3 месяца, а при наличии резких колебаний температуры

окружающего воздуха — чаще.

1 моль/куб. дм (1 н) раствор, используемый для осаждения

мешающих несахаров в комплексе с 0,5 моль/куб. дм (1 н) раствором

сульфата цинка, может содержать некоторое количество карбонатов и

при этом хорошо выполнять свою функцию. Его можно приготовить

непосредственно из сухого реактива: взвешивают 40 — 45 г NaOH или

56 — 60 г KOH в фарфоровой чашке, смывают небольшим количеством

воды без CO верхний слой карбоната, обмытые кристаллы растворяют

2

в 100 — 150 куб. см воды и, после охлаждения, разбавляют до объема

1000 куб. см. Затем устанавливают эквивалентное соотношение этих

растворов, как указано ниже.

0,1 моль/куб. дм (0,1 н) раствор. Приготовленный 1 моль/куб.

дм (1 н) раствор NaOH разбавляют в 10 раз дистиллированной водой,

освобожденной от CO . Один объем 1 моль/куб. дм (1 н) раствора

2

NaOH и 9 объемов дистиллированной воды смешивают непосредственно в

сосуде для хранения раствора, а затем устанавливают коэффициент

поправки.

Растворы с массовой долей 15% и 2% (приблизительно).

Взвешивают на технических весах соответственно 150 и 20 г

твердого NaOH, осторожно растворяют в небольшом количестве

дистиллированной воды, освобожденной от CO , и разбавляют такой же

2

водой до 1000 куб. см.

Если приготовлен предварительно концентрированный раствор

NaOH, то его разбавляют дистиллированной водой без CO до

2

плотности соответственно 1,164 и 1,021 г/куб. см.

9.2.2. Гидроксид бария, насыщенный раствор. Исходным реактивом

является гидроксид бария (Ba(OH) x 8H O), х.ч. или ч.д.а., по

2 2

ГОСТ 4107-78. Растворяют в воде Ba(OH) при нагревании (70 — 80

2

°C) до насыщения. При охлаждении из раствора выпадает

кристаллический гидроксид бария с большим содержанием в нем

карбоната бария; прозрачную жидкость осторожно сливают с помощью

сифона в склянку, из которой предварительно удаляют углекислоту,

пропуская через нее поток воздуха, лишенного углекислоты (в

течение нескольких часов), для чего воздух пропускают через

промывные склянки с концентрированным раствором едкого кали или

едкого натра или V-образные трубки с натронной известью.

С этой целью склянку, из которой удаляют углекислоту, соединяют с промывными склянками с помощью стеклянной трубки, вставленной в пробку, промывные склянки также соединяют между собой с помощью стеклянных трубок, вставленных в пробки (рис. 8 — не приводится). Вторую стеклянную трубку склянки присоединяют к водоструйному насосу посредством резиновой трубки с зажимом. По окончании продувания резиновую трубку перекрывают зажимом.

9.2.3. Гидроксид аммония (водный раствор аммиака с массовой долей 25%), х.ч. или ч.д.а., по ГОСТ 3760-79, растворы с массовой долей 15% и 10%. Готовят разбавлением соответственно 622 и 423 куб. см водного раствора с массовой долей 25% аммиака дистиллированной водой до 1000 куб. см.

Натрий углекислый безводный

Натрий углекислый безводный

Na2CO3

Карбонат натрия Na2CO3 — химическое соединение, натриевая соль угольной кислоты.

Кристаллогидраты карбоната натрия существуют в разных формах: бесцветный моноклинный Na2CO3·10H2O, при 32,017 °C переходит в бесцветный ромбический Na2CO3·7H2O, последний при нагревании до 35,27 °C бесцветный переходит в ромбический Na2CO3·H2O. В интервале 100-120 °C моногидрат теряет воду. Плавится при 852 °C, при дальнейшем нагревании разлагается (выше 1000 °C).

Безводный карбонат натрия представляет собой бесцветный порошок.

Свойства карбоната натрия
Параметр Безводный карбонат натрия Декагидрат Na2CO3·10H2O
Молекулярная масса 105,99 а. е. м. 286,14 а. е. м.
Температура плавления 852 °C (по другим источникам, 853 °C) 32 °C
Растворимость Не растворим в ацетоне, и сероуглероде, малорастворим в этаноле, хорошо растворим в глицерине и воде
Плотность ρ 2,53 г/см³ (при 20 °C) 1,446 г/см³ (при 17 °C)
Стандартная энтальпия образованияΔH −1131 кДж/моль (т) (при 297 К) −4083,5 кДж/моль ((т) (при 297 К)
Стандартная энергия Гиббса образования G −1047,5 кДж/моль (т) (при 297 К) −3242,3 кДж/моль ((т) (при 297 К)
Стандартная энтропия образования S 136,4 Дж/моль·K (т) (при 297 К)  
Стандартная мольная теплоёмкость Cp 109,2 Дж/моль·K (жг) (при 297 К)  
Растворимость карбоната натрия в воде
Температура, °C 0 10 20 25 30 40 50 60 80 100 120 140
Растворимость, г Na2CO3 на 100 г H2O 7 12,2 21,8 29,4 39,7 48,8 47,3 46,4 45,1 44,7 42,7 39,3

В водном растворе карбонат натрия гидролизуется, что обеспечивает щелочную реакцию среды. Уравнение гидролиза (в ионной форме):

Первая константа диссоциации угольной кислоты равна 4,5·10−7. Все кислоты, более сильные, чем угольная, вытесняют её в реакции с карбонатом натрия. Так как угольная кислота крайне нестойкая, она тут же разлагается на воду и углекислый газ:

Применение

В пищевой промышленности карбонаты натрия зарегистрированы в качестве пищевой добавки 

E500, — регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию. Карбонат натрия (кальцинированная сода, Na2CO3) имеет код 500i, гидрокарбонат натрия (пищевая сода, NaHCO3) — 500ii, их смесь — 500iii.Карбонат натрия используют в стекольном производстве; мыловарении и производстве стиральных и чистящих порошков; эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для смягчения воды паровых котлов и вообще уменьшения жёсткости воды, для обезжиривания металлов и десульфатизации доменного чугуна. Карбонат натрия — исходный продукт для получения NaOH, Na2B4O7, Na2HPO4. Может использоваться в сигаретных фильтрах.

Одна из новейших технологий повышения нефтеотдачи пластов — АСП заводнение, в котором применяется сода в сочетании с ПАВ для снижения межфазного натяжения между водой и нефтью

Также используется для приготовления фотографических проявителей как ускоряющее средство.

Произошла ошибка при установке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Капсул с карбонатом натрия для улавливания автомобиля

Используя ту же пищевую соду, которую можно найти в большинстве продуктовых магазинов, ученые Лоуренса Ливермора вместе с коллегами из Гарвардского университета и Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн добились значительного прогресса в улавливании углекислого газа.

Команда разработала новый тип углеродной среды, состоящей из микрокапсул типа ядро-оболочка, которые состоят из высокопроницаемой полимерной оболочки и жидкости (состоящей из раствора карбоната натрия), которая вступает в реакцию с диоксидом углерода (CO2) и поглощает его.Карбонат натрия обычно называют основным ингредиентом пищевой соды. Капсулы удерживают жидкость, содержащуюся внутри ядра, и позволяют газу CO2 проходить вперед и назад через оболочку капсулы.

На сегодняшний день микрокапсулы используются для контролируемой доставки и высвобождения (например, в фармацевтических препаратах, пищевых ароматизаторах, косметике, сельском хозяйстве и т. Д.), Но это первая демонстрация использования этого подхода для контролируемого улавливания и высвобождения CO2.

Целью улавливания углерода является предотвращение выброса в атмосферу больших количеств CO2 — парникового газа, который удерживает тепло и нагревает планету — в результате использования ископаемого топлива в производстве электроэнергии и других отраслях промышленности.

Однако используемые в настоящее время методы, хотя и успешны, могут нанести вред окружающей среде. Возможность перейти от щелочных жидкостей, таких как моноэтаноламин для улавливания CO2, к более экологически безвредным, таким как карбонаты, является ключевым атрибутом исследования команды.

«Наш метод является огромным улучшением с точки зрения воздействия на окружающую среду, потому что мы можем использовать простую пищевую соду, присутствующую на каждой кухне, в качестве активного химического вещества», — сказал Роджер Эйнс, один из членов команды Лоуренса Ливермора.«Коррозионная активность также улучшается, потому что химическое вещество более безвредно и всегда инкапсулировано. Помещение раствора карбоната внутрь капсул позволяет использовать его для улавливания CO2 без прямого контакта с поверхностью оборудования на электростанции, а также может легко перемещать его между абсорбционной и выпускной башнями, даже когда он поглощает столько CO2, что затвердевает ».

В отличие от более щелочных сорбентов, используемых для улавливания CO2, микрокапсулы реагируют только с представляющим интерес газом (в данном случае с CO2).

«Инкапсуляция позволяет сочетать преимущества твердой среды захвата и жидкой среды захвата на одной платформе», — сказала Дженнифер Льюис из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук и ключевой автор статьи, появившейся в выпуске журнала 5 февраля. журнал, Nature Communications .

Инкапсуляция также значительно увеличивает абсорбцию по сравнению с традиционными методами улавливания углерода. «Все дело в площади поверхности», — сказал Айнес. «Капсулы заставляют пищевую соду оставаться маленькими крошечными капельками (на порядок меньше, чем могла бы принять капля аминов), а маленькие капли реагируют быстрее, потому что они контактируют с большим количеством CO2.«

Aines сказал, что для этого потребуется новый вид процесса захвата, над которым Ливермор работает с Национальной лабораторией энергетических технологий (NETL). Процесс инкапсуляции был разработан как один из первых инновационных проектов по улавливанию углерода Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-E).

Новый процесс может быть разработан для работы с электростанциями, работающими на угле или природном газе, а также в промышленных процессах, таких как производство стали и цемента.

Этот метод не является краткосрочным решением проблемы улавливания углерода, а представляет собой широкий, устойчивый подход. Карбонат натрия, используемый в процессе, добывается внутри страны, а не производится в рамках сложного химического процесса, такого как нынешняя технология (амины). Кроме того, пищевая сода не имеет проблем с переработкой или разложением. «Его можно повторно использовать вечно, а амины распадаются за период от месяцев до лет», — сказал Айнес.

«Мы думаем, что технология микрокапсул обеспечивает новый способ сделать улавливание углерода эффективным с меньшими экологическими проблемами», — сказал он.«Улавливание мировых выбросов углекислого газа — огромная задача. Нам нужна технология, которая может быть применена ко многим видам источников углекислого газа при полной уверенности населения в ее безопасности и устойчивости».

###

Другие члены команды Ливермора: Джон Веричелла, Сара Бейкер, Джошуа Столаров, Эрик Дуосс, Джеймс Левики, Уильям Флойд, Карлос Вальдес, Уильям Смит, Джо Сатчер-младший, Уильям Бурсьер и Крис Спадаччини.

Основанная в 1952 году Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса предоставляет решения наиболее важных проблем национальной безопасности нашей страны с помощью инновационных научных, инженерных и технологических достижений.Ливерморская национальная лаборатория находится в ведении компании Lawrence Livermore National Security, LLC для Национального управления ядерной безопасности Министерства энергетики США.



Журнал

Nature Communications

Заявление об отказе от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

Эффективное улавливание диоксида углерода с использованием порошков гидратированного карбоната натрия

Принадлежности Расширять

Принадлежности

  • 1 Школа химии и химической инженерии, Китай Ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай[email protected]
  • 2 Школа химии и химической инженерии, Китайская ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай. [email protected]
  • 3 Полимерная программа, Институт материаловедения, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]
  • 4 Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США[email protected]
  • 5 Школа химии и химической инженерии, Китайская ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай. [email protected]l.com.
  • 6 Программа по полимерам, Институт материаловедения, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]сп.
  • 7 Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]
  • 8 Школа химии и химической инженерии, Китайская ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай. [email protected]
  • 9 Полимерная программа, Институт материаловедения, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США[email protected]
  • 10 Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]
  • 11 Школа химии и химической инженерии, Китайская ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай. [email protected]сп.
  • 12 Полимерная программа, Институт материаловедения, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]
  • 13 Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]
  • 14 Департамент биомедицинской инженерии, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США[email protected]
  • 15 Школа химии и химической инженерии, Китайская ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай. [email protected]
Бесплатная статья PMC

Элемент в буфере обмена

Yuanhao Cai et al.Материалы (Базель). .

Бесплатная статья PMC Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Принадлежности

  • 1 Школа химии и химической инженерии, Китай Ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай[email protected]
  • 2 Школа химии и химической инженерии, Китайская ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай. [email protected]
  • 3 Полимерная программа, Институт материаловедения, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]
  • 4 Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США[email protected]
  • 5 Школа химии и химической инженерии, Китайская ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай. [email protected]
  • 6 Программа по полимерам, Институт материаловедения, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]сп.
  • 7 Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]
  • 8 Школа химии и химической инженерии, Китайская ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай. [email protected]
  • 9 Полимерная программа, Институт материаловедения, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США[email protected]
  • 10 Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]
  • 11 Школа химии и химической инженерии, Китайская ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай. [email protected]сп.
  • 12 Полимерная программа, Институт материаловедения, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]
  • 13 Департамент химической и биомолекулярной инженерии, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США. [email protected]
  • 14 Департамент биомедицинской инженерии, Университет Коннектикута, Сторрс, Коннектикут 06269, США[email protected]
  • 15 Школа химии и химической инженерии, Китайская ключевая лаборатория улучшенной теплопередачи и энергосбережения Министерства образования, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу 510640, Гуандун, Китай. [email protected]

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Выбросы CO₂ считаются основной причиной парниковых эффектов и глобального потепления.Современные подходы к улавливанию CO₂ имеют свои преимущества и недостатки. Мы обнаружили, что сыпучие порошки гидратированного карбоната натрия (Na₂CO₃) с 30 мас.% Воды могут достигать очень высокой сорбционной способности CO₂ 282 мг / г в течение 60 минут и быстрого поглощения CO₂ (поглощение насыщения 90% в течение 16 минут). Результаты показывают, что щелочной раствор, образовавшийся в результате растворения частичного Na₂CO₃, может свободно прикрепляться к гидратированным частицам Na₂CO₃, что обеспечивает превосходную границу раздела газ-жидкость для захвата CO₂, что приводит к значительному увеличению сорбционной способности и кинетики CO₂.

Ключевые слова: Улавливание CO2; сыпучие порошки; гидратированный карбонат натрия.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

( a ) CO 2 кинетика сорбции различных HSCP при 30 ° C;…

Рисунок 1

( a ) CO 2 кинетика сорбции различных HSCP при 30 ° C; ( b ) степень превращения Na 2 CO 3 в различных HSCP и разном времени реакции.

Рисунок 2

Самотек HSCP-70 из стекла…

Рисунок 2

Сыпучий HSCP-70 из стеклянной воронки.

фигура 2

Сыпучий HSCP-70 из стеклянной воронки.

Рисунок 3

Рентгенограммы различных Na…

Рисунок 3

Рентгенограммы различных соединений на основе Na 2 CO 3 и реакция…

Рисунок 3

Рентгенограммы различных соединений на основе Na 2 CO 3 и продуктов реакции HSCP-70 после 0, 5, 15 и 60 мин реакции сорбции CO 2 при 30 ° C.

Рисунок 4

CO 2 кинетика сорбции…

Рисунок 4

CO 2 Кинетика сорбции HSCP-70, чистая вода, 30 мас.% Водного МЭА…

Рисунок 4

CO 2 кинетика сорбции HSCP-70, чистой воды, 30 мас.% Водного раствора МЭА и Na 2 CO 3 · H 2 O при 30 ° C.

Рисунок 5

CO 2 кинетика сорбции…

Рисунок 5

CO 2 Кинетика сорбции HSCP-70 при различных температурах.

Рисунок 5.

CO 2 Кинетика сорбции HSCP-70 при различных температурах.

Рисунок 6

Диаграммы XRD HSCP-70 при…

Рисунок 6

Рентгенограммы HSCP-70 при 10 и 30 ° C.

Рисунок 6

Рентгенограммы HSCP-70 при 10 и 30 ° C.

Рисунок 7

Производительность рециклинга HSCP-70 после…

Рисунок 7

Эффективность повторного использования HSCP-70 после регенерации при 250 ° C.

Рисунок 7

Эффективность повторного использования HSCP-70 после регенерации при 250 ° C.

Все фигурки (7)

Похожие статьи

  • Сухой гидратированный карбонат калия для эффективного улавливания CO 2 .

    Ван С., Лю З., Смит А.Т., Цзэн Ю., Сунь Л., Ван В. Ван С. и др. Dalton Trans. 2020 7 апреля; 49 (13): 3965-3969. DOI: 10.1039 / c9dt01909j. Epub 2019 10 июл. Dalton Trans. 2020. PMID: 31290882

  • Увеличение поглощения CO2 гидротальцитом путем пропитки K2CO3.

    Ли Дж. М., Мин Й. Дж., Ли КБ, Чон С. Г., На Дж. Дж., Рю ХД.Ли Дж. М. и др. Ленгмюра. 2010 21 декабря; 26 (24): 18788-97. DOI: 10.1021 / la102974s. Epub 2010 19 ноября. Ленгмюра. 2010 г. PMID: 210

  • Кинетика сверхбыстрой сорбции диоксида углерода с использованием морфологически контролируемого цирконата лития.

    Лю Ф.К., Ли Г.Х., Ло С.В., Ли ВХ, Хуанг З.Г., Ли В., Су Ф, Ли КК, Дин З.Б., Цзян К. Лю Ф.К. и др. Интерфейсы приложения ACS Mater.2019 9 января; 11 (1): 691-698. DOI: 10.1021 / acsami.8b16463. Epub 2018 26 декабря. Интерфейсы приложения ACS Mater. 2019. PMID: 30543392

  • Обзор технологий улавливания углекислого газа после сжигания с использованием активированного угля.

    Мукерджи А., Околи Дж. А., Абдельрасоул А., Ниу С., Далай А. К.. Мукерджи А. и др. J Environ Sci (Китай). 2019 Сен; 83: 46-63. DOI: 10.1016 / j.jes.2019.03.014. Epub 2019 26 марта. J Environ Sci (Китай). 2019. PMID: 31221387 Обзор.

  • Отделение углекислого газа от дымовых газов: технологический обзор с упором на сокращение выбросов парниковых газов.

    Сонголзаде М, Сулеймани М, Тахт Раванчи М, Сонголзаде Р. Сонгользаде М. и др. ScientificWorldJournal. 2014 17 февраля; 2014: 828131. DOI: 10.1155/2014/828131. Электронная коллекция 2014 г. ScientificWorldJournal. 2014 г. PMID: 24696663 Бесплатная статья PMC. Обзор.

Процитировано

1 артикул
  • Исследование механизма адсорбции и характеристик отказов адсорбции CO₂ адсорбентами на основе калия с различными носителями.

    Fan BG, Jia L, Wang YL, Zhao R, Mei XS, Liu YY, Jin Y. Fan BG, et al. Материалы (Базель). 2018 30 ноября; 11 (12): 2424. DOI: 10.3390 / ma11122424. Материалы (Базель). 2018. PMID: 30513589 Бесплатная статья PMC.

использованная литература

    1. Бендер М.Л., Хо Д.Т., Хендрикс М.Б., Мика Р., Баттл М.О., Танс П.П., Конвей Т.Дж., Стертевант Б., Кассар Н. Изменения атмосферного O2 / N2, 1993–2002 годы: последствия для разделения секвестрации CO2 из ископаемого топлива. Glob. Биогеохим. Циклы. 2008; 19: 4057–4061.
    1. Рубин Э.С., Чен К., Рао А.Б. Стоимость и производительность электростанций на ископаемом топливе с улавливанием и хранением СО2. Энергетическая политика. 2007. 35: 4444–4454. DOI: 10.1016 / j.enpol.2007.03.009. — DOI
    1. Вольски А.М., Дэниэлс Э.Дж., Джоди Б.Дж. Улавливание CO2 из дымовых газов традиционных электростанций, работающих на ископаемом топливе. Environ. Прог. Поддерживать. Энергия. 1994; 13: 214–219. DOI: 10.1002 / ep.670130320. — DOI
    1. Ван В., Ма К., Лин П., Сан Л., Купер А. Хранение газа в возобновляемых биоклатратах. Energy Environ. Sci. 2012; 6: 105–107. DOI: 10.1039 / C2EE23565J. — DOI
    1. Куллинейн Дж. Т., Рошель Г. Т. Поглощение углекислого газа водным раствором карбоната калия способствует пиперазину.Chem. Англ. Sci. 2004; 59: 3619–3630. DOI: 10.1016 / j.ces.2004.03.029. — DOI

Показать все 45 ссылок

LinkOut — дополнительные ресурсы

  • Источники полных текстов

  • Другие источники литературы

Улавливание диоксида углерода с использованием бикарбоната натрия / карбоната натрия на нанопористом оксиде железа (III)

Абстрактные

Существуют убедительные доказательства того, что антропогенные выбросы CO 2, в первую очередь в результате сжигания ископаемого топлива, вносят свой вклад в глобальное изменение климата, включая потепление атмосферы и закисление океанов.Это, в свою очередь, приводит к другим эффектам, таким как таяние льда и снежного покрова, повышение уровня моря, суровые погодные условия и вымирание форм жизни. Поскольку эти пагубные сдвиги в экосистемах уже наблюдаются, становится крайне необходимо уменьшить антропогенный выброс CO2. Улавливание CO2 — обычно дорогостоящая операция, обычно из-за энергии, необходимой для регенерации улавливающей среды. Na2CO3 является одной из потенциальных улавливающих сред, способных снизить эту потребность в энергии. Широко исследуемый в качестве потенциального сорбента для CO2, Na2CO3 хорошо известен своей теоретически низкой потребляемой энергией, в основном из-за относительно низкой теплоты реакции по сравнению с другими технологиями улавливания.Однако его основными недостатками являются чрезвычайно низкая скорость реакции во время сорбции и медленная регенерация Na2CO3. Прежде чем Na2CO3 можно будет использовать в качестве сорбента CO2, критически важно увеличить скорость его реакции. Для этого в рамках этого проекта был изучен нанопористый FeOOH как потенциальный вспомогательный материал для Na2CO3. Поскольку регенерация сорбента является наиболее энергоемким этапом при использовании Na2CO3 для сорбции CO 2, этот проект был сосредоточен на разложении NaHCO 3, что эквивалентно десорбции CO2.Используя BET, FTIR, XRD, XPS, SEM, TEM, тесты магнитной восприимчивости и мессбауэровскую спектроскопию, мы показываем, что FeOOH является термически стабильным как в присутствии, так и без присутствия NaHCO3 при температурах, необходимых для сорбции и регенерации, примерно до 200 ° C. . Что еще более важно, мы наблюдаем, что FeOOH не только увеличивает площадь поверхности NaHCO3, но также оказывает каталитическое действие на разложение NaHCO3, снижая энергию активации с 80 кДж / моль до 44 кДж / моль. Это снижение энергии активации приводит к значительному увеличению скорости реакции почти в 50 раз, что может привести к значительному снижению стоимости использования Na2CO3 для улавливания CO2.

Эти крошечные капсулы для борьбы с изменением климата

Эти крошечные капсулы обещают оказать большое влияние в борьбе с изменением климата.

Используя ту же пищевую соду, которую можно найти в большинстве продуктовых магазинов, ученые из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса вместе с коллегами из Гарвардского университета и Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне добились значительного прогресса в улавливании углекислого газа.

Команда разработала новый способ улавливания углерода путем заключения раствора карбоната натрия в оболочку из материала, аналогичного материалу силиконового шпателя.Капсулы удерживают жидкость, содержащуюся внутри ядра, и позволяют газу CO2 проходить в оболочку. Затем CO2 вступает в реакцию с бикарбонатом натрия (основным ингредиентом пищевой соды), где он улавливается, прежде чем попадет в атмосферу.

На сегодняшний день микрокапсулы используются для контролируемой доставки и высвобождения в фармацевтических препаратах, пищевых ароматизаторах, косметике, сельском хозяйстве и многом другом, но это первая демонстрация использования этого подхода для улавливания углерода.

Эта технология имеет ряд преимуществ по сравнению с существующими методами.Раствор бикарбоната натрия более экологически безопасен, чем применяемые сегодня щелочные растворы. Его можно добывать внутри страны, а не производить в сложном химическом процессе. Микрокапсулы реагируют только с интересующим газом (в данном случае с CO2). А инкапсуляция значительно увеличивает абсорбцию по сравнению с традиционными методами улавливания углерода, поскольку крошечные шарики означают большую площадь поверхности для взаимодействия с CO2. Наконец, пищевую соду можно использовать повторно навсегда, тогда как существующие растворы перестают работать через месяцы или годы.

Этот метод предназначен не для краткосрочного решения проблемы улавливания углерода, а для широкого и устойчивого подхода. Новый процесс может быть разработан для работы с электростанциями, работающими на угле или природном газе, а также в промышленных процессах, таких как производство стали и цемента. После заполнения капсулы извлекаются из дымового газа и нагреваются для удаления теперь уже чистого углекислого газа. На этом этапе его можно повторно использовать, например, для увеличения нефтеотдачи, или сжать и хранить под землей.

«Мы думаем, что технология микрокапсул обеспечивает новый способ сделать улавливание углерода эффективным с меньшим количеством экологических проблем», — сказал Роджер Эйнс, член исследовательской группы из Лоуренса Ливермора.«Учет выбросов углерода в мире — огромная задача. Нам нужны технологии, которые можно применить ко многим видам источников углекислого газа при полной уверенности населения в их безопасности и устойчивости ».

Примечание редактора: версия этого блога изначально была опубликована Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса, одной из 17 национальных лабораторий Министерства энергетики.

Процесс инкапсуляции был разработан как один из первых проектов Министерства энергетики по улавливанию углерода Агентства по проектам перспективных исследований (ARPA-E).Ученые из Ливермора в настоящее время работают с Национальной лабораторией энергетических технологий (NETL) над способом встраивания микрокапсул в существующие электростанции и промышленные объекты.

Производство бикарбоната натрия из процессов повторного использования CO2: краткий обзор

Ссылки

Ареста М., А. Дибенедетто и Э. Кваранта. 2016. «Современное состояние и перспективы каталитических процессов для CO 2 Конверсия в химикаты и топливо: выдающийся вклад химического катализа и биотехнологии.” Journal of Catalysis 343: 2–45.10.1016 / j.jcat.2016.04.003 Поищите в Google Scholar

Bichel, J., and S. Schaaf. 2008. «Восстановление очищенного бикарбоната натрия и сульфата аммония из раствора сульфата натрия». Патент № № US / 2008 / 7,393,378 . Поиск в Google Scholar

Бонавентура, Д., Р. Чакартеги, Дж. М. Вальверде, Дж. А. Бесерра, К. Ортис и Дж. Лизана. 2018. «Сухой карбонатный процесс для CO 2 Улавливание и хранение: интеграция с солнечной тепловой энергией.” Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики 82: 1796–812.10.1016 / j.rser.2017.06.061 Поиск в Google Scholar

Бонавентура Д., Р. Чакартеги, Дж. М. Вальверде, Дж. А. Бесерра и В. Верда. 2017. «Улавливание и использование углерода для производства бикарбоната натрия с помощью солнечной тепловой энергии». Преобразование энергии и управление 149: 860–74.10.1016 / j.enconman.2017.03.042 Поиск в Google Scholar

Бонфим-Роча, Л., М. Л. Гименес, С. Х. Б. Фариа, Р. О. Сильва и Л.Дж. Эстеллер. 2018. «Многоцелевой дизайн нового устойчивого сценария производства биометанола в Бразилии». Journal of Cleaner Production 187: 1043–56.10.1016 / j.jclepro.2018.03.267 Искать в Google Scholar

Chemicals Technology. 2016. «Завод кальцинированной соды FMC, Вайоминг». По состоянию на 16 сентября 2019 г. Поиск в Google Scholar

Chen, P. C., S. M. Liu, C. J. Jang, R. C. Hwang, Y. L. Yang, J. S. Lee и J. S. Jang. 2003. «Интерпретация данных газожидкостной реакционной кристаллизации с использованием модели агломерации, не зависящей от размера.” Journal of Crystal Growth 257: 333–43.10.1016 / S0022-0248 (03) 01425-8 Искать в Google Scholar

Chen, P. C., and S. C. Yu. 2018. «CO 2 Улавливание и кристаллизация бикарбоната аммиака в лабораторном скруббере». Crystals 8: 39.10.3390 / Cryst8010039 Искать в Google Scholar

Чо, К. Дж., Т. К. Кинер и С. Дж. Ханг. 2008. «Исследование превращения троны в бикарбонат натрия». Powder Technology 184: 58–63.10.1016 / j.powtec.2007.08.005Поиск в Google Scholar

Church and Dwight Co., Inc. 1999. «История компании». По состоянию на 20 июня 2018 г. Поиск в Google Scholar

Cisternas, L.A., C.M. Vasquez и R.E. Swaney. 2006. «О разработке процессов разделения на основе кристаллизации: обзор и расширение». AIChE Journal 52: 1754–69.10.1002 / aic.10768Поиск в Google Scholar

Да Силва, И. М. С. Б. 2012. «Métodos de Preparação Industrial de Solventes e Reagentes Químicos. Hidróxido de Sódio (на португальском языке).” Revista Virtual De Química 4: 73–82. Поиск в Google Scholar

Давуан П., Ф. М. Кустри, Дж. П. Детурней и К. Аллен. 2018. «Процесс совместного производства карбоната натрия и бикарбоната натрия». Патент № № US / 2018/0222759 . Поиск в Google Scholar

де Лима, Р. М. Г., Г. Р. С. Вильдхаген, Дж. В. С. Д. Да Кунья и Дж. К. Афонсо. 2008. «Remoção do Íon amônio de águas produzidas na exploração de petróleo em áreas offshore por adsorção em Clinoptilolita.» Quimica Nova 31: 1237–42 На португальском: .10.1590 / S0100-40422008000500054 Поиск в Google Scholar

Дево, А. и М. Жан, 1958.« Превращение хлорида натрия в карбонат натрия и хлорид аммония ». Patent No. US / 1958 / 2,843,454 . Поиск в Google Scholar

Dodge, E. 2004. «Двуокись углерода может быть ресурсом, а не отходами». По состоянию на 17 августа 2018 г.. Поиск в Google Scholar

Eggeman, T. 2011. «Карбонат натрия». В Кирк-Отмер Энциклопедия химической технологии , под редакцией Р.Э. Кирк. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc. DOI: 10.1002 / 0471238961Поиск в Google Scholar

Эль-Наас, М. Х., А. Ф. Мохаммад, М. И. Сулейман, М. А. Мушарфи и А. Х. Аль-Марзуки. 2017. «Новый процесс улавливания CO 2 и снижения солености воды». Desalination 411: 69–75.10.1016 / j.desal.2017.02.005 Искать в Google Scholar

Европейская ассоциация производителей кальцинированной соды. 2004. «Семейство твердых неорганических химикатов в больших объемах: процесс BREF для кальцинированной соды.Европейская ассоциация производителей кальцинированной соды. Поиск в Google Scholar

Гезер С. и У. Аталай, 2016. «Оценка обработки кальцинированной содой турецкой троновой руды». E S Сеть конференций , vol. 8. 01013. Поиск в Google Scholar

Goharrizi, A. S., and B. Abolpour. 2012. «Оценка распределения кристаллов бикарбоната натрия по размерам в стационарном реакторе с пузырьковой колонной». Research on Chemical Intermediate 38: 1389–401.10.1007 / s11164-011-0470-0 Искать в Google Scholar

Han, X., Z. Yu, J. Qu, T. Qi, W. Guo, G. Zhang. 2011. «Измерение и корреляция данных растворимости для CO 2 в водном растворе NaHCO 3 ». Journal of Chemical & Engineering Data 56: 1213–19.10.1021 / je1011168Поиск в Google Scholar

Haynes Jr., H. W. 2003 «Модель термодинамического раствора для рассолов Trona». Термодинамика 49: 1883–94. Искать в Google Scholar

Хигараши, М. М., А. Кунц и Р. М. Маттей. 2008. «Aplicação deadsorção para remover amônia de efluentes suinícolas pré-tratados.” Quimica Nova 31: На португальском: 1156–60.10.1590 / S0100-40422008000500043 Поиск в Google Scholar

Хуан, X., Х. Юань, Дж. Чжао и Н. Мэй. 2017. «Исследование системы подачи аммиака для денитрификации дымовых газов низкоскоростного судового дизельного топлива». Royal Society Open Science 4 (12): 171469.10.1098 / rsos.171469 Искать в Google Scholar

IPCC. 2017. «Межправительственная группа экспертов по изменению климата». Изменение климата 2014: Обобщающий отчет . По состоянию на 20 июня 2018 г..Поиск в Google Scholar

Knuutila, H., E. T. Hessen, I. Kim, T. Haug-Warberg и H. F. Svendsen. 2010. «Равновесие пар – жидкость в системе карбонат натрия – бикарбонат натрия – вода – CO 2 ». Химическая инженерия 65: 2218–26.10.1016 / j.ces.2009.12.024 Искать в Google Scholar

Кондакинди, Р. Р., С. Алексич, В. Уиттенбергер и М. А. Абрахам. 2013. «Na 2 CO 3 Сорбенты на основе , нанесенные на металлическую фольгу: анализ после испытаний. Темы в катализе 56: 1944–51.10.1007 / s11244-013-0131-1 Поиск в Google Scholar

Kostick, D. S. 2005. «Кальцинированная сода. Глава Геологической службы США в Ежегоднике полезных ископаемых ». Профессиональная бумага . 70. Август 2006 г. Поиск в Google Scholar

Койцумпа, Э. И., К. Бергинс, Э. Какарас. 2018. «Экономика CO 2 : обзор технологий улавливания и повторного использования CO 2 ». Журнал сверхкритических жидкостей 132: 3–16.10.1016 / j.supflu.2017.07.029Поиск в Google Scholar

Кресняк С. и Дж. Холлдорсон. 1999. «Способ производства бикарбоната натрия, карбоната натрия и сульфата аммония из сульфата натрия». Патент № № US / 1999 / 5,980,848 . Поиск в Google Scholar

Кресняк, С., Дж. Холлдорсон и М. Хантке, 1998. «Способ производства бикарбоната натрия, карбоната натрия и сульфата аммония из сульфата натрия. ” Patent No. US / 1998 / 5,830,422 . Искать в Google Scholar

Krishnaveni, V., и К. Паланивелу. 2013. «Извлечение бикарбоната натрия из сточных вод текстильных ванн с красителями с использованием углекислого газа». Industrial & Engineering Chemistry Research 52: 16922–28.10.1021 / ie402573e Искать в Google Scholar

Кумар С., А. Калита и Р. Уппалури. 2013. «Экономическое обоснование производства бикарбоната натрия и кальцинированной соды из Na 2 SO 4 ». Международный журнал инженерных исследований и науки и технологий 2: 21–40.Искать в Google Scholar

Lai, M. S., and T. C. Lin. 2006. «Хлебобулочные изделия». В справочнике по пищевой науке, технологиям и технике , vol. 4, под редакцией Ю. Х. Хуэя. Бока-Ратон, Флорида, США: CRC Press. (Глава 148) .Поиск в Google Scholar

Ли, Дж. Х., Дж. Х. Ли, И. К. Парк и К. Х. Ли. 2018. «Технико-экономическая и экологическая оценка технологии минерализации CO 2 на основе лабораторных экспериментов». Журнал утилизации CO2 26: 522–36.10.1016 / j.jcou.2018.06.007Поиск в Google Scholar

Лян Ю., Д. П. Харрисон, Р. П. Гупта, Д. А. Грин и У. Дж. Мак-Майкл. 2004. «Улавливание диоксида углерода с использованием сухих сорбентов на основе натрия». Energy & Fuels 18: 569–75.10.1021 / ef030158fПоиск в Google Scholar

Махарлоо, Д. Г., А. Дарвиши, Р. Даванд, М. Саиди и М. Р. Рахимпур. 2017. «Интенсификация процесса и экологические аспекты производства бикарбоната натрия в промышленном барботажном реакторе кальцинированной соды с использованием CO 2 Recycling.” Journal of CO2 Utilization 20: 318–27.10.1016 / j.jcou.2017.06.005 Искать в Google Scholar

Майя, А. де С., и В. К. Л. Осорио. 2003. «Decomposição térmica do bicarbonato de sódio — do processo solvay ao diagrama tipo ellingham» (на португальском языке). Quimica Nova 26: 595–601. Поиск в Google Scholar

Мохаммад А. Ф., М. Х. Эль-Наас, М. И. Сулейман и М. А. Мушарфи. 2016. «Оптимизация подхода на основе Solvay для улавливания CO 2 ». Международный журнал химической инженерии и приложений 7: 230–34.10.18178 / ijcea.2016.7.4.579 Искать в Google Scholar

Neuman, T.H., and R.W. Chastain. 1999. «Производство карбоната натрия из раствора шахтного рассола». Patent No. US / 1999 / 5,955,043 . Поиск в Google Scholar

Penha, F. M., G. P. Zago, Y. N. Nariyoshi, A. Bernardo и M. M. Seckler. 2018. «Одновременная кристаллизация NaCl и KCl из водного раствора: элементарные явления и характеристика продукта». Рост и дизайн кристаллов 18: 1645–56.10.1021 / acs.cgd.7b01603Поиск в Google Scholar

Финни Р. и М. Хантке. 2000. «Способ очистки сульфата аммония». Patent No. US / 2000 / 6,106,796 . Поиск в Google Scholar

Saberi, A., A. S. Goharrizi, and S. Ghader. 2009. «Кинетика осаждения бикарбоната натрия в промышленном кристаллизаторе с пузырьковой колонной». Crystal Resource & Technology 44: 159–66.10.1002 / crat.200800429Поиск в Google Scholar

Шен, Ю. и Т. Ван.2011. «Приготовление рассола NaCl из отходов дистилляции и Na 2 SO 4 ». Advanced Materials Research 233–235: 897–902. Поиск в Google Scholar

Solvay, E. 1887. «Процесс и устройство для производства бикарбоната натрия». Patent No. US / 19887 / 364,552 . Поиск в Google Scholar

Speight, J. 2016. Lange’s Handbook of Chemistry , 17. Нью-Йорк: McGraw-Hill Education. Поиск в Google Scholar

Sproul, JS 1973 .«Процесс производства карбоната натрия из троны». Patent No. US / 1973 / 3,869,538 . Поиск в Google Scholar

Steinhauser, G. 2008. «Чистое производство в процессе Solvay: общие стратегии и последние разработки». Journal of Cleaner Production 16: 833–41.10.1016 / j.jclepro.2007.04.005 Искать в Google Scholar

Стирс, Э. Л. 1970. «Метод получения карбоната натрия». Patent No. US / 1970 / 3,493,329 . Искать в Google Scholar

Thompson, J.С., и М. Хантке. 1990. «Процесс производства карбоната натрия и сульфата аммония из сульфата натрия». Patent No. CA / 1997 / 2,032,627 . Поиск в Google Scholar

Трипуч, М., и К. Белович. 2011. «Производство CaCO 3 с использованием жидких отходов метода Solvay». Journal of Cleaner Production 19: 751–56.10.1016 / j.jclepro.2010.11.009 Искать в Google Scholar

Тернер А. Л. 1998. «Процесс производства карбоната натрия из троновой руды». Патент No.US / 1998 / 6,010,672 . Искать в Google Scholar

Van-Dal, E. S., and C. Bouallou. 2013. «Проектирование и моделирование установки по производству метанола из гидрирования CO 2 ». Journal of Cleaner Production 57: 38–45.10.1016 / j.jclepro.2013.06.008 Поиск в Google Scholar

Вальравенс, Х., К. Аллен, Т. Д. Чау и А. Вандендорен. 2013. «Процесс производства бикарбоната натрия». Patent No. US / 2013 / 8,865,095 . Искать в Google Scholar

Zhu, Y., П. Демили, П. Давуан, Т. Картедж и М. П. Делпланке-Оглетри. 2005a. «Влияние ионов кальция на кристаллизацию бикарбоната натрия». Journal of Crystal Growth 275: 1333–39.10.1016 / j.jcrysgro.2004.11.168 Искать в Google Scholar

Zhu, Y., B. Haut, V. Halloin и M. P. Delplancke-Ogletree. 2005b. «Исследование кинетики кристаллизации бикарбоната натрия в резервуаре-кристаллизаторе с непрерывным перемешиванием». Журнал выращивания кристаллов 282: 220–27.10.1016 / j.jcrysgro.2005.05.004Поиск в Google Scholar

Вопрос № e4dc6 | Socratic

Здесь важно написать сбалансированное химическое уравнение этой реакции разложения.

Бикарбонат натрия , # «NaHCO» _3 #, разлагается с образованием карбоната натрия , # «Na» _2 «CO» _3 #, воды и диоксида углерода, # «CO» _2 #

#color (красный) (2) «NaHCO» _text (3 (s)) -> «Na» _2 «CO» _text (3 (s)) + «CO» _text (2 (g)) + «H» _2 «O» _text ((g]) #

Обратите внимание, что у вас есть молярное соотношение # цвет (красный) (2): 1 # между бикарбонатом натрия и карбонатом натрия.Это означает, что в результате реакции будет получено молей последнего в два раза меньше, чем любое количество молей первого, подвергшегося разложению.

Используйте молярный amss карбоната натрия, чтобы определить, сколько молей вы получите в этом образце

# 0,685 цвет (красный) (отмена (цвет (черный) («g»))) * «1 моль NaHCO» _3 / (84.007 цвет (красный) (отмена (цвет (черный) («g»)))) = «0,008154 моль NaHCO» _3 #

Итак, если бы реакция имела выход # 100% #, она дала бы

# 0.008154 цвет (красный) (отменить (цвет (черный) («моль NaHCO» _3))) * («1 моль Na» _2 «CO» _3) / (цвет (красный) (2) цвет (красный) (отменить (цвет (черный) («моль NaHCO» _3)))) = «0,004077 моль Na» _2 «CO» _3 #

Используйте молярную массу карбоната натрия, чтобы определить, сколько граммов может содержать такое количество молей

# 0.004077 цвет (красный) (отмена (цвет (черный) («родинки»))) * «105,99 г» / (1 цвет (красный) (отмена (цвет (черный) («родинка»)))) = «0,4321 г Na «_2» CO «_3 #

Это будет теоретический выход вашей реакции , который говорит вам, сколько продукта вы можете ожидать, когда все моль реагента фактически образуют продукт.

Теперь вы знаете, что реакция дала # «0,418 г» #, что на меньше , чем вы ожидали для реакции с выходом # 100% #. Это ваша фактическая доходность .

Это говорит о том, что не все моли карбоната натрия прореагировали с образованием карбоната натрия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.