Hóa chất công nghiệp Natri Hydroxide, ứng dụng và cách sử dụng
Natri hydroxide hay tên gọi khác Sodium hydroxide, xút ăn da… là chất có công thức hóa học NaOH là một sản phẩm đồng sản xuất từ chlorine sử dụng dung dịch của nguyên liệu sẵn có muối mỏ (natri clorua). Hình thành dung dịch kiềm mạnh khi hòa tan trong dung môi như nước, soda ăn da được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, chủ yếu là cơ sở hóa học mạnh trong sản xuất bột giấy và giấy, dệt, nước uống, xà phòng và chất tẩy rửa. Sản xuất trên toàn thế giới vào năm 1998, khoảng 45 triệu tấn. Natri hydroxide cũng là cơ sở phổ biến nhất được sử dụng trong các phòng thí nghiệm hóa học, và nó được sử dụng rộng rãi như một chất làm sạch cống.
Giới thiệu
Natri hydroxide tinh khiết là chất rắn màu trắng, dạng viên hoặc hạt và 50% dung dịch bão hòa. Là một chất có mùi và cũng dễ dàng hấp thụ carbon dioxide từ không khí, vì vậy nó nên được lưu trữ trong một bao chứa kín. Khi hòa tan trong nước giải phóng nhiệt đồng thời cũng hòa tan trong ethanol và methanol, mặc dù nó thể hiện độ hòa tan thấp hơn trong các dung môi này so với kali hydroxit. Nhưng không tan trong dung môi không phân cực. Dung dịch natri hydroxit sẽ để lại vết bẩn màu vàng trên vải và giấy.
Natri hydroxide được phát hiện bởi Humphrey Day tkhi ở Anh vào năm 1807. Sự kiện hoặc thử nghiệm đã được sử dụng cho phát hiện này không được ghi lại rõ ràng. Một vài năm sau khi phát hiện ra Natri hydroxide được coi là một chất cơ bản và được gọi là một bản sửa lỗi kiềm (kiềm là một từ cho cơ sở). Không có nhiều người khác biết về lịch sử của Natri hydroxide, tuy nhiên nó cũng được biết rằng Natri hydroxide nóng chảy đã được sử dụng trong việc phát hiện ra Natri.
Để sản xuất NaOH, quan trọng nhất cần làm là ngăn chặn phản ứng của NaOH với chlorine. NaOH này thường được thực hiện theo một trong ba cách, trong đó quá trình pin màng có khả năng kinh tế nhất.
- Quá trình trong pin thủy ngân (còn được gọi là quá trình Castner-Kellner) – các dạng kim loại bazơ như một hỗn hợp tại một cực âm thủy ngân; Natri này sau đó được phản ứng với nước để tạo ra NaOH. Tuy nhiên có những lo ngại về vấn đề giải phóng thủy ngân, mặc dù các nhà máy hiện đại yêu cầu được an toàn trong vấn đề này.
- Quá trình pin màng ngăn dọc – sử dụng một cathode thép và phản ứng của NaOH với Cl2 được ngăn chặn bằng cách sử dụng một màng. Trong quá trình tế bào cơ hoành, khu vực anode được tách ra khỏi khu vực âm cực bằng màng ngăn thấm. Nước muối được đưa vào khoang anode và chảy qua màng ngăn vào khoang cathode. Một nước muối soda pha loãng rời khỏi pin. Soda ăn da thường phải được cô đặc đến 50% và muối được loại bỏ. Điều này được thực hiện bằng cách sử dụng một quá trình bay hơi với khoảng ba tấn hơi nước trên một tấn soda ăn da. Muối được tách ra từ nước muối ăn da có thể được sử dụng để ngâm nước muối pha loãng. Chlorine có chứa oxy và thường phải được tinh chế bằng phương pháp hóa lỏng và bay hơi.
- Quá trình pin màng – tương tự như quá trình pin màng ngăn dọc, với một màng Nafion để tách các phản ứng tại cực âm. Chỉ các ion natri và một ít nước đi qua màng. Phương pháp này tạo ra chất lượng NaOH cao hơn. Trong ba quá trình, quá trình tế bào màng đòi hỏi tiêu thụ năng lượng điện thấp nhất và lượng hơi cần thiết cho nồng độ ăn da là tương đối nhỏ (ít hơn một tấn trên một tấn soda).
Một phương pháp cũ hơn cho sản xuất Natri hydroxide là quá trình LeBlanc để sản xuất natri cacbonat, sau đó phân hủy bằng nhiệt để tạo ra carbon dioxide và natri oxit. Phương pháp này vẫn thỉnh thoảng được sử dụng. Nó đã giúp thiết lập Natri hydroxide như một hóa chất hàng hóa quan trọng.
Xem thêm:
Hóa chất Na2HPO4 -Natri Hydro Photphat
360 thông tin quan trọng về hóa chất natri thiosunfat
Ứng dụng
Việc sử dụng Natri hydroxide trên toàn thế giới, tỷ lệ thay đổi theo từng quốc gia. Ví dụ, sản xuất nhôm chỉ chiếm 3% ở Mỹ trong khi 35% được sử dụng để sản xuất hóa chất hữu cơ, phản ánh của ngành công nghiệp tạo thành từ Mỹ.
Sodium hydroxide được sử dụng trong một loạt các ngành công nghiệp, phần lớn được sử dụng để loại bỏ khí để loại bỏ acid trước khi phát ra môi trường mở. Ví dụ các loại khí phát ra từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch có chứa một lượng đáng kể sulfur dioxide. Có rất nhiều cách để giữ lại SO2, một loại được sử dụng rộng rãi liên quan đến việc cọ rửa khí bằng dung dịch natri và hydroxide calcium. Kỹ thuật này cũng được sử dụng trong quá trình tinh chế như thanh lọc bauxite
Lượng sản xuất Sodium Hydroxide được thể hiện trong bảng sau:
|
Vùng |
Sản lượng |
|
Thế giới |
70 triệu tấn |
|
Mỹ |
11.4 triệu tấn |
|
Châu Âu |
10.7 triệu tấn |
(nguồn: ước tính từ dữ liệu cho Chlorine và tài liệu Hướng dẫn kinh doanh hóa học 2015 và Hội đồng hóa Hoa Kỳ 2016)
Ứng dụng chung: Sodium hydroxide là cơ sở chính mạnh được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất. Với số lượng lớn, nó thường được xử lý như một dung dịch nước, vì các giải pháp rẻ hơn và dễ xử lý hơn. Nó được sử dụng để lái xe cho các phản ứng hóa học và cũng cho việc trung hòa các vật liệu có tính axit. Nó cũng có thể được sử dụng như một tác nhân trung hòa trong lọc dầu.
Thí nghiệm Đồng xu vàng (golden pennies): Natri hydroxit cũng được sử dụng kết hợp với kẽm để tạo ra thí nghiệm “Đồng xu vàng” nổi tiếng. Khi một đồng xu được đun sôi trong dung dịch NaOH cùng với một số kim loại kẽm dạng hạt (kẽm sử dụng mạ móng tay), màu của đồng xu sẽ chuyển sang bạc trong khoảng 45 giây. Penny sau đó được giữ trong ngọn lửa của một lò trong vài giây và nó biến thành vàng. Lý do điều này xảy ra là kẽm dạng hạt hòa tan trong NaOH tạo thành Zn(OH)42-. Ion kẽm này làm giảm xuống mật độ kẽm kim loại trên bề mặt của một đồng xu. Kẽm và đồng khi nung nóng tạo dạng đồng thau.
Sử dụng trong phân tích hóa học: Trong hóa học phân tích, dung dịch natri hydroxit thường được sử dụng để đo nồng độ acid bằng cách chuẩn độ. Vì NaOH không phải là một tiêu chuẩn chính, nên trước tiên các giải pháp phải được chuẩn hóa bằng cách chuẩn độ theo một tiêu chuẩn như KHP. Bình đựng sau khi tiếp xúc với NaOH nên được rửa sạch ngay lập tức sau khi sử dụng để ngăn chặn “kết tủa” gây khóa vòi. Sodium hydroxide được sử dụng để kiểm tra các cation trong phân tích vô cơ định tính, cũng như cung cấp kiềm cho một số phản ứng cần đến như xét nghiệm Biuret.
Sản xuất xà phòng: Là quá trình hóa học truyền thống nhất sử dụng natri hydroxit. Người Ả Rập bắt đầu sản xuất xà phòng theo cách này trong thế kỷ thứ bảy, và quá trình cơ bản tương tự vẫn được sử dụng ngày nay.
Dầu diesel sinh học: Để sản xuất biodiesel, natri hydroxit được sử dụng làm chất xúc tác cho quá trình este hóa methanol và triglycerides. Điều này chỉ hoạt động với natri hydroxit khan, bởi vì nước và dung dịch kiềm sẽ biến chất béo thành xà phòng có thể bị nhiễm methanol.
Dầu mỏ: Trong ngành công nghiệp dầu mỏ, natri hydroxide được sử dụng để tăng độ pH của bùn khoan, làm cho nó trở nên nhớt hơn. Một số quốc gia sử dụng NaOH để giúp loại bỏ các tạp chất lưu huỳnh từ dầu thô cấp thấp. Natri hydroxide được sử dụng ưu tiên hơn kali hydroxit bởi vì nó chi phí ít hơn, và một số lượng nhỏ hơn là cần thiết cho cùng một kết quả. Một lựa chọn khác là natri silicate.
Khắc nhôm: Vật liệu mạnh ảnh hưởng nhôm. Điều này có thể hữu ích trong quá trình khắc hoặc chống biến đổi bề mặt đã được đánh bóng thành vật liệu cuối giống như satin, nhưng không bị như anodizing hoặc ăn mòn bề mặt bởi chất khử, có thể sử dụng bình thường hoặc trong điều kiện khí quyển khắc nghiệt.
Chế biến thực phẩm: Ứng dụng ngành thực phẩm của dung dịch kiềm bao gồm rửa hoặc hóa chất lột vỏ trái cây và rau quả, sô cô la và chế biến ca cao, sản xuất màu caramel, chăn nuôi gia cầm, chế biến nước giải khát và kem dày. Ô liu thường được ngâm trong dung dịch kiềm để làm mềm chúng, trong khi bánh quy giòn và cuộn lúa mạch đen của Đức được tráng men bằng dung dịch kiềm trước khi nướng để làm cho chúng sắc nét.
Các loại thực phẩm cụ thể được chế biến bằng dung dịch kiềm bao gồm:
- Món ăn Scandinavia được gọi là lutefisk (từ lutfisk, “lye fish”).
- Hominy là hạt ngô khô (ngô) được tái tạo bằng cách ngâm trong dung dịch kiềm. Chúng tăng lên đáng kể về kích thước và có thể được xử lý thêm bằng cách nấu trong dầu nóng và muối để tạo thành hạt ngô.
- Nixtamal cũng tương tự, nhưng sử dụng canxi hydroxit thay vì natri hydroxit.
- Hominy cũng được biết đến ở một số khu vực của Đông Nam Hoa Kỳ, như là thức ăn sáng, được sấy khô và nghiền thành bột thô. Chúng được chuẩn bị bằng cách đun sôi trong nước, với việc bổ sung bơ và các thành phần khác cho phù hợp với thị hiếu của người chuẩn bị.
- Natri hydroxide cũng là chất hóa học gây ra tình trạng lòng trắng trứng trong sản xuất trứng của thế kỷ.
- Bánh quy của Đức được luộc trong dung dịch Natri hydroxide sôi trước khi nướng, góp phần tạo nên lớp vỏ độc đáo của chúng.
Phân loại vật liệu xenlulo: Natri hydroxide, ngoài Sodium Sulfide, là một thành phần quan trọng của dung dịch rượu trắng được sử dụng để phân tách lignin từ sợi xenluloza trong quy trình Kraft. Nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong một số giai đoạn sau của quá trình tẩy trắng bột giấy màu nâu do quá trình nghiền. Các giai đoạn này bao gồm việc khử oxy, tách chiết oxy hóa và chiết xuất đơn giản, tất cả đều yêu cầu môi trường kiềm mạnh với pH> 10.5 ở cuối giai đoạn.
Sử dụng trong nước: Natri hydroxide được sử dụng trong nhà như một tác nhân để thông cống rãnh, được cung cấp dưới dạng tinh thể khô (ví dụ, “Drāno”) hoặc như một chất lỏng dạng gel dày. Cơ chế hóa học được sử dụng là chuyển đổi mỡ thành dạng xà phòng, và do đó tạo thành một dạng hòa tan trong nước được hòa tan bằng cách xả nước; cũng phân hủy các phân tử phức tạp như protein của tóc.
Tiêu hủy mô: Đây là một quá trình được sử dụng với động vật trang trại cùng một lúc. Quá trình này liên quan đến việc đặt một thân thịt vào một buồng kín, sau đó đặt thân thịt vào hỗn hợp dung dịch kiềm và nước, làm vỡ các liên kết hóa học giữ cho cơ thể còn nguyên vẹn. Điều này cuối cùng biến cơ thể thành một chất lỏng giống như cà phê và chỉ còn lại phần rắn là vỏ xương, có thể được nghiền nát giữa các ngón tay của một người.
Thuốc bất hợp pháp: Natri hydroxide là một thuốc thử quan trọng trong quá trình sản xuất Methamphetamine hay còn gọi là ma túy đá và các loại thuốc bất hợp pháp khác. Trái ngược với các báo cáo phương tiện truyền thông phổ biến, nó không thực sự là một “thành phần” trong các loại thuốc này mà chỉ được sử dụng để thao tác pH ở các điểm khác nhau trong một tổng hợp hóa học.
Xem thêm:
Hóa chất NaBr, Sodium Bromide, Natri Bromua
Lưu ý khi sử dụng đối với Natri hydroxide
a. Các mối nguy hiểm đến từ Natri hydroxide.
– Tác dụng sức khỏe cấp tính tiềm năng:
Rất nguy hiểm trong trường hợp tiếp xúc với da (ăn mòn, kích thích, thấm), tiếp xúc với mắt (kích thích, ăn mòn), nuốt phải, hít phải. Lượng tổn thương mô tùy thuộc vào lượng và thời gian tiếp xúc. Tiếp xúc bằng mắt có thể dẫn đến tổn thương giác mạc hoặc mù lòa. Tiếp xúc với da có thể gây viêm và phồng rộp. Hít phải bụi sẽ gây kích ứng đường tiêu hóa hoặc đường hô hấp, đặc trưng bởi việc rát, hắt hơi và ho. Phơi nhiễm quá mức có thể gây tổn thương phổi, nghẹt thở, bất tỉnh hoặc tử vong. Viêm mắt được đặc trưng bởi mẩn đỏ, tưới nước và ngứa. Viêm da được biểu hiện bởi ngứa, mở rộng, đỏ đôi khi gây phồng rộp.
– Tác dụng sức khỏe mãn tính tiềm ẩn:
Gây đột biến cho tế bào soma động vật có vú. hất này có thể gây độc cho màng nhầy, đường hô hấp trên, da, mắt. Tiếp xúc nhiều lần hoặc kéo dài với chất này có thể gây ra tổn thương các cơ quan bên trong cơ thể. Tiếp xúc lặp đi lặp lại của mắt với một mức độ thấp của bụi có thể gây kích ứng mắt. Phơi nhiễm da nhiều lần có thể gây ra sự hủy hoại da hoặc viêm da cục bộ. Lặp đi lặp lại hít phải bụi có thể tạo ra mức độ kích ứng hô hấp hoặc tổn thương phổi khác nhau.
b. Sơ cứu khi xảy ra rủi ro với Natri hydroxide.
– Tiếp xúc với mắt: Kiểm tra và loại bỏ bất kỳ kính áp tròng nếu có. Trong trường hợp tiếp xúc, rửa mắt ngay lập tức với nhiều nước trong ít nhất 15 phút. Có thể sử dụng nước lạnh. Tiến hành cho nạn nhân được chăm sóc y tế ngay lập tức.
– Tiếp xúc với da: Trong trường hợp tiếp xúc, ngay lập tức rửa sạch da bằng nhiều nước trong ít nhất 15 phút trong khi loại bỏ quần áo nhiễm bẩn và giày. Che phủ bề mặt da mẩn ngứa với chất làm mềm da. Có thể sử dụng ưu tiên nước lạnh. Giặt kỹ quần áo và giày trước khi sử dụng lại. Đưa đi chăm sóc y tế.
– Tiếp xúc da nghiêm trọng: Rửa bằng xà phòng khử trùng và phủ lên da bị nhiễm bằng kem chống vi khuẩn. Đưa đi chăm sóc y tế.
– Hít phải: Di chuyển tới khu vực không khí trong lành. Nếu nạn nhân ngừng thở cần thực hiện hô hấp nhân tạo. Nếu việc thở gặp khó khăn cần bổ sung thêm bằng oxygen và chăm sóc y tế ngay lập tức.
– Hít phải mức nghiêm trọng: Di tản nạn nhân đến một khu vực an toàn càng sớm càng tốt. Nới lỏng quần áo chặt chẽ như cổ áo, cà vạt, thắt lưng hoặc dây thắt lưng. Nếu hơi thở khó khăn tiến hành cho thở oxygen. Nếu nạn nhân không thở phải thực hiện hồi sức qua hô hấp nhân tạo. Cần được chăm sóc y tế ngay lập tức.
Ghi chú:
Việc hô hấp nhân tạo có thể gây nguy hiểm cho người cung cấp viện trợ để hồi sức qua đường miệng khi vật liệu hít phải độc hại gây nhiễm trùng hoặc ăn mòn.
Không gây nôn trừ khi được nhân viên y tế chỉ dẫn làm như vậy. Không bao giờ cho vật gì vào miệng người bất tỉn.
Nếu nuốt phải một lượng lớn chất này, hãy gọi ngay cho bác sĩ. Nới lỏng quần áo chặt như cổ áo, cà vạt, thắt lưng hoặc dây thắt lưng.
c. Biện pháp xử lý khi cháy
NaOH là chất không gây nguy hiểm cháy nổ trong điều kiện thường.
Ghi chú đặc biệt về nguy cơ cháy: Natri hydroxide + kẽm kim loại bụi gây ra sự đánh lửa. Trong điều kiện thích hợp của nhiệt độ, áp suất và trạng thái phân chia, nó có thể đốt cháy hoặc phản ứng dữ dội với acetaldehyde, đồng phân rượu, allyl clorua, benzen-1,4-diol, clo triflorua, 1,2 dichloroethylene, nitroethane, nitromethane, nitroparaffin, nitropropan , cinnamaldehyde, 2,2-dichloro-3,3-dimethylbutane. Natri hydroxide tiếp xúc với nước có thể tạo ra đủ nhiệt để đốt cháy các vật liệu dễ cháy liền kề. Phospho được đun sôi với NaOH tạo ra các phospho hỗn hợp có thể tự bốc cháy trong không khí. Natri hydroxide và cinnamaldehyde + nhiệt có thể gây cháy. Phản ứng với một số kim loại thải ra khí hydro dễ cháy và dễ nổ.
Ghi chú đặc biệt về nguy cơ nổ: Natri hydroxide phản ứng để tạo thành các sản phẩm nổ với amoniac + bạc nitrat. Chiết xuất benzen của allyl benzenesulfonate được điều chế từ rượu allyl, và benzen sulfonyl clorua trong sự hiện diện của natri hydroxit nước, dưới chưng cất chân không, dư lượng tối và phát nổ. Natri Hydroxde + tetrahydrofuran không tinh khiết, có thể chứa peroxit, có thể gây ra các vụ nổ nghiêm trọng. Hỗn hợp khô của natri hydroxit và natri tetrahydroborat giải phóng hydro nổ ở 230-270oC. Natri hydroxide phản ứng với muối natri của trichlorophenol + methyl alcohol + trichlorobenzene + nhiệt gây ra một vụ nổ.
d. Biện pháp xử lý khi xảy ra tai nạn, rò rỉ:
– Sự cố tràn nhỏ: Sử dụng dụng cụ thích hợp để đưa chất bị đổ vào thùng chứa xử lý chất thải tiện lợi. Có thể sử dụng dung dịch acid axetic để trung hòa nếu cần thiết.
– Sự cố tràn lớn: Chất rắn ăn mòn, dừng nguồn rò rỉ nếu đảm bảo không nguy hiểm. Không chạm vào các vật liệu đang bị đổ vương vãi trên sàn. Sử dụng vòi phun sương để giảm hơi. Ngăn chạn tràn vào các khu vực hạn chế và cống rãnh. Trung hòa khu vực bằng acid axetic loãng và gọi cho nhà cung cấp hoặc đơn vị hỗ trợ xử lý nếu cần thiết. Cần cẩn thận mức nồng độ luôn phải thấp hơn giá trị TLV (giá trị nồng độ cho phép tối đa) trong MSDS.
e. Lưu trữ:
– Thận trọng: Giữ bình chứa khô, sạch bụi. Không bao giờ thêm nước vào sản phẩm này. Trong trường hợp thiếu thoáng khí cần đeo thiết bị hô hấp thích hợp. Nếu cảm thấy không khỏe cần được chăm sóc y tế và kiểm tra mắt khi có thể. Tránh tiếp xúc với da và mắt. Tránh xa các chất không phù hợp như chất oxy hóa, chất khử, kim loại, acid, kiềm, môi trường ẩm.
– Bảo quản: Đóng chặt thùng chứa. Giữ ở nơi thoáng mát và có chất hút ẩm bảo quản.
Liên kết hữu ích:
Hóa chất tẩy đường Sodium Hydrosulfite Na2S2O4
Sodium Hydroxide trong ngành công nghiệp dầu khí
Sodium Metabisulfite Na2S2O5: đặc điểm và ứng dụng
Cần chú ý điều gì khi dùng hóa chất khai khoáng Natri Xyanua?
