Laboratorijska metoda
Laboratorijska priprema natrijevog karbonata:
Rübelov proces
Već 1791. stari su počeli koristiti sol, sumpornu kiselinu, ugljen i vapnenac kao sirovine za proizvodnju natrijevog karbonata, što se naziva Rübelov proces.
Ova metoda ima nedovoljnu iskorištenost sirovina, loše uvjete rada i lošu kvalitetu proizvoda, te je postupno zamijenjena Solvay procesom.
Soxhletov proces
Godine 1859. belgijski Solvay upotrijebio je sol, amonijačnu vodu i ugljikov dioksid kao sirovine za taloženje natrijevog bikarbonata iz otopine na sobnoj temperaturi. Zagrijavanjem se razgrađuje u natrijev karbonat. Ljudi ovu metodu nazivaju Soxhletovim procesom, koji se koristi do danas.
Amonijak reagira s vodom i ugljičnim dioksidom i proizvodi jednu molekulu amonijevog bikarbonata. Ovo je prvi korak:
Drugi korak je: amonijev bikarbonat reagira s natrijevim kloridom da bi proizveo talog natrijevog bikarbonata i amonijev klorid. Razlog zašto se natrijev bikarbonat taloži je njegova niska topljivost. Nakon filtriranja dobivamo čvrsti natrijev bikarbonat:
Ukupna kemijska jednadžba ova dva koraka je:
Korak 3: Zagrijte i razgradite natrijev bikarbonat kako biste proizveli vodu, ugljični dioksid i natrijev karbonat, što je soda koju želimo:
Korak 4: Pomiješajte i zagrijte nusproizvod amonijev klorid i gašeno vapno u drugom koraku, a dobiveni amonijak može se reciklirati:
Houova metoda proizvodnje lužina
Godine 1943. Hou Debang, Kinez, vratio se iz inozemstva. Poboljšao je Solvay proces na temelju nacionalnih uvjeta nestašice soli u kontinentalnoj Kini, kombinirajući dvije glavne industrije natrijevog pepela i sintetičkog amonijaka, i istovremeno proizvodeći natrijev karbonat i gnojivo amonijev klorid, što je uvelike poboljšalo stopu iskorištenja soli . Ovo je Houova metoda proizvodnje alkalija.
U prvom koraku, amonijak reagira s vodom i ugljičnim dioksidom i stvara jednu molekulu amonijevog bikarbonata. U drugom koraku, amonijev bikarbonat reagira s natrijevim kloridom stvarajući talog natrijevog bikarbonata i amonijev klorid. Razlog zašto se natrijev bikarbonat taloži je njegova mala topljivost. Nakon filtriranja dobivamo čvrsti natrijev bikarbonat. (Ova dva koraka su ista kao gore navedena Soxhletova metoda proizvodnje alkalija).
U trećem koraku, dio sintetiziranog natrijevog bikarbonata može se izravno prodati iz tvornice, a ostatak natrijevog bikarbonata će se zagrijavati i razgraditi kako bi se proizveo natrijev karbonat, a generirani ugljični dioksid može se vratiti u prvi korak za recikliranje.
Prema principu da je topljivost NH4Cl veća od topljivosti NaCl, ali manja od topljivosti NaCl na niskim temperaturama, na 278K~283K (5 stupnjeva ~10 stupnjeva), fini prah soli se dodaje matičnoj tekućini kako bi se dobio NH4Cl kristaliziraju i talože sami za dušično gnojivo.
Razlika između Soxhlet alkalnog procesa i Hou alkalnog procesa je u tome što se NH3 reciklira tijekom cijelog proizvodnog procesa Soxhletovog procesa, dok se CO2 reciklira tijekom cijelog proizvodnog procesa Hou alkalnog procesa, a NH4Cl se izravno koristi kao -proizvod natrijevog pepela - gnojivo. Stoga je proizvod Soxhletovog procesa natrijev karbonat, a nusprodukt je kalcijev klorid; dok je proizvod Hou alkalijskog procesa natrijev karbonat, a nusprodukt je amonijev klorid.
Prednosti ove metode: Zadržava prednosti metode amonijak-soda i uklanja nedostatke, povećavajući stopu iskorištenja kuhinjske soli na 96%; NH4Cl se može koristiti kao dušično gnojivo; može se kombinirati s postrojenjem za sintetski amonijak za pretvorbu sirovog plina CO sintetskog amonijaka u CO2, eliminirajući proces proizvodnje CO2 iz CaCO3.