Метаалюминат натрия, производство и применение
Метаалюминат натрия - удивительное вещество, обладающее уникальными свойствами и широким спектром применения. Давайте познакомимся поближе с этим соединением.
Строение и свойства метаалюмината натрия
Метаалюминат натрия имеет химическую формулу NaAlO2. По строению это твердое белое кристаллическое вещество, не имеющее запаха.
Основные физические свойства:
- Температура плавления - 1800°C
- Практически нерастворим в этаноле
- Хорошо растворяется в воде с образованием щелочных растворов
По химическим свойствам метаалюминат натрия относится к сильным основаниям. Он активно взаимодействует с кислотами, вызывает коррозию некоторых металлов.
Способы получения метаалюмината натрия
Метаалюминат натрия можно получить различными способами:
- Синтез из оксида алюминия и гидроксида натрия
- Разложение алюмосодержащих минералов
- Переработка отходов алюминиевого производства
Рассмотрим подробнее синтез метаалюмината натрия из оксида алюминия и гидроксида натрия. Суть процесса заключается в следующем:
Гидроксид алюминия в виде гиббсита Al(OH)3 растворяют в 20-25% водном растворе гидроксида натрия NaOH при нагревании до температуры близкой к точке кипения. При этом происходит химическая реакция с образованием метаалюмината натрия.
Преимуществами данного метода являются его простота и доступность исходных реагентов. К недостаткам можно отнести значительный расход энергии на нагревание реакционной смеси. Также при синтезе образуется большое количество побочных продуктов, отделение которых усложняет технологический процесс.
| Формула метаалюмината натрия | NaAlO2 |
| Количество метаалюмината натрия из 1 тонны Al(OH)3 | Около 700 кг |
Другим перспективным способом получения метаалюмината натрия является разложение основного сульфата алюминия. Данный метод включает в себя следующую цепочку превращений:
- Получение основного сульфата алюминия взаимодействием сульфата алюминия и бисульфита аммония
- Обработка основного сульфата алюминия раствором карбоната натрия с образованием даусонита натрия
- Термическое разложение даусонита натрия с получением метаалюмината натрия
Достоинствами данного подхода являются высокий выход целевого продукта и относительная простота цепочки превращений. К недостаткам следует отнести необходимость тщательного контроля температурного режима на стадии разложения даусонита натрия.
Применение метаалюмината натрия в промышленности
Метаалюминат натрия находит широкое применение в различных отраслях промышленности. Рассмотрим основные направления использования этого вещества.
Применение в целлюлозно-бумажной промышленности
Благодаря своим свойствам метаалюминат натрия используется в качестве вспомогательного реагента при производстве бумаги и картона. Он выполняет функцию связующего компонента, улучшая процесс фильтрования бумажной массы.
Метаалюминат натрия применяют в системах городских и промышленных очистных сооружений для удаления фосфатов, уменьшения мутности и осветления сточных вод.
Использование в производстве строительных материалов
Благодаря высокой щелочности метаалюминат натрия находит применение в производстве бетона и строительных растворов. Он используется в качестве добавки, ускоряющей схватывание и твердение бетона.
Применение в нефтехимической промышленности
Метаалюминат натрия используется в процессах нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Он выступает в роли промежуточного реагента при получении катализаторов крекинга и гидрокрекинга.
Использование для получения цеолитов
Водные растворы метаалюмината натрия широко используются в качестве исходного сырья для синтеза цеолитов, которые находят применение в качестве ионообменников, адсорбентов, катализаторов.
Применение в металлургии и машиностроении
Метаалюминат натрия используется для защитной обработки поверхности металлических деталей от коррозии. Он обеспечивает стойкое ингибирование стальных, чугунных, алюминиевых поверхностей.
Бытовое применение метаалюмината натрия
Помимо широкого использования в промышленности, метаалюминат натрия находит ряд применений и в быту.
Применение в моющих и чистящих средствах
Благодаря высокой щелочности и способности эмульгировать жиры, метаалюминат натрия в небольших концентрациях используется в составе чистящих и моющих средств для удаления жировых и других загрязнений с различных поверхностей.
Использование для борьбы с ржавчиной
Водные растворы метаалюмината натрия эффективно используются для удаления ржавчины и накипи в бытовой технике и сантехническом оборудовании. Они хорошо растворяют продукты коррозии металлов.
Применение в сельском хозяйстве
Метаалюминат натрия находит ограниченное применение в сельском хозяйстве. Его используют для нейтрализации почвенной кислотности, а также в качестве компонента комплексных удобрений.
В настоящее время ведутся исследования по использованию метаалюмината натрия для создания новых перевязочных материалов и лекарственных форм с пролонгированным высвобождением.
Прочие области бытового применения
Метаалюминат натрия также находит применение в ювелирном деле при очистке изделий из золота и серебра, в фотографии при проявлении пленки, в производстве косметики и парфюмерии.