无水碳酸钠主要用途是什么

【背景及概述】^[1][2][3]

碳酸钠化学式Na₂CO₃，又叫做纯碱，俗称苏打。无水碳酸钠是白色粉末或细粒，加热至851℃时熔化而不分解，相对密度为2.532。易溶于水，溶解时放热; 由于它是强碱弱酸盐，在水中高度水解，其水溶液呈强碱性。碳酸钠常以水合物形式存在，可以有几种水合物： 一水物Na₂CO₃·H₂O，七水物Na₂CO₃·7H₂O和十水物Na₂CO₃·10H₂O。日常的食用碱主要是十水碳酸钠，俗名洗涤碱或晶碱。它存在于我国内地的盐碱湖中，天冷低温时，湖面上析出大块晶体，叫做天然碱。透明晶状的十水碳酸钠在干燥空气中易失去结晶水而变为粉末，主要转变成一水碳酸钠。碳酸钠水溶液与水解性强的金属离子作用时，由于水解互相促进，最后得到的是碱式碳酸盐或氢氧化物的沉淀。它吸湿性很强，吸湿后可结成硬块，能从潮湿空气中逐渐吸收二氧化碳，而成为碳酸氢钠。碳酸钠是化学工业中的重要产品之一，用途广泛，是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革、石油、染料、食品等工业的重要原料。

在冶金工业中用作助熔剂，在水的净化中用作软化剂，还可作为机械零件表面的去油剂，以及用来制取钠和其他化合物。无水碳酸钠作为基准试剂，在各行各业的化学分析中被广泛应用。目前制备无水碳酸钠的方法是：将工业无水碳酸钠溶解于热蒸馏水中，然后将其水溶液过滤后浓缩，便得到所用的基准试剂无水碳酸钠。这种方法只能将工业无水碳酸钠中不溶于水的杂质除去，而不能除去工业无水碳酸钠中所含的Mg²⁺、Ca²⁺和Fe²⁺，致使在进行化学分析时所得到的检测精度受到影响，进而可能导致检验结果的错误；同时，应为长时间浓缩碳酸钠溶液，使得无水碳酸钠成品澄清度不高，致使产品合格率较低。

【应用】^[4]

碳酸钠是重要的化工基本原料，主要用途有：①生产各种玻璃。在玻璃原料中作为玻璃调整剂或熔剂，使石英砂（玻璃形成体）中Si-O键断裂而易熔，并降低粘度，增大膨胀系数。②化工原料。例如与石英砂反应制硅酸钠（水玻璃()，用于制备各种难溶碳酸盐，用于制漂白剂、洗涤剂、催化剂、染料，以及作为矿石加工试剂。③在冶金工业中用来脱除硫和磷，并用作助熔剂。此外还用于造纸、制肥皂、制耐火材料和釉料，净化水，以及在实验室中用作碱性熔剂。在生产上纯碱可代替氢氧化钠来中和酸：

碳酸钠能形成含不同水分子数的结晶水合物。十水碳酸钠又称晶碱或洗涤碱，溶于水时吸热，在空气中易风化而失去结晶水。主要用作洗涤碱，适用于洗涤纺织品，并用作棉和亚麻的漂白剂。一水碳酸钠是最稳定的碳酸钠，商名碳氧，作为显影剂组分用于照相业。

【制备】^[1][2]

方法1：一种无水碳酸钠的制备方法，其特征在于：制备方法的步骤包括：

1）将工业碳酸钠溶于水制成工业碳酸钠水溶液，用氢氧化钠调该工业碳酸钠水溶液Ph值至13～14，搅拌加热至55～65℃，反应0.5～1.5小时，保温1.5～2.5小时后，过滤得去Mg²⁺、Ca²⁺碳酸钠水溶液；

2）在去Mg²⁺、Ca²+碳酸钠水溶液中加入双氧水，保温22～24小时后，过滤得去Fe²⁺碳酸钠水溶液；

3）向去Fe²⁺碳酸钠水溶液中通入CO₂达饱和，得到有碳酸氢钠沉淀析出的碳酸氢钠水溶液；

4）吸滤碳酸氢钠水溶液，得到碳酸氢钠结晶；

5）将碳酸氢钠结晶水洗后，脱水，将脱水后的碳酸氢钠结晶干燥，即得基准试剂无水碳酸钠成品。

方法2：一种高纯无水碳酸钠的制备方法，其特征在于：方法如下：

1）溶解无水碳酸钠：

将工业纯无水碳酸钠慢慢加入蒸馏水不锈钢桶中，不断搅拌测其相对密度为1.16～1.18g/mL，得溶液A；

2）制得结晶碳酸钠：

将分析纯乙醇放入不锈钢盆内，盆上放置活性炭及纯度低的过滤筛，然后将A溶液慢慢倒入筛中过滤，滤液流入乙醇盆中，不断搅拌，自然冷却直至碳酸钠析出，抽滤干燥得到碳酸钠B；

3）制得高纯无水碳酸钠：

将步骤(2)得到的B置于聚乙烯塑料桶中，加入蒸馏水搅拌溶解，将溶液用布氏漏斗过滤，将滤液量于铂金蒸发皿中，加热蒸发，加热搅拌180℃～200℃，至析中结晶，趁热用不锈钢离心机甩干，将晶体置于铂金蒸发皿中于马弗炉上加热，不断翻动，至失去水分，移入真空干燥器，冷却干燥，即得高纯无水碳酸钠。

【主要参考资料】

[1] 张为玲.无水碳酸钠的制备方法. CN200810151994.1，申请日2008-10-06

[2] 胡建华.一种高纯无水碳酸钠的制备方法 . CN201010229244.9 ，申请日2010-07-17

[3] 中国中学教学百科全书·化学卷

[4] 科学技术社会辞典·化学