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硫酸鈉

鎖定
硫酸鈉是硫酸根鈉離子化合生成的鹽,化學式為Na2SO4,硫酸鈉溶於水,其溶液大多為中性,溶於甘油而不溶於乙醇無機化合物,高純度、顆粒細的無水物稱為元明粉。元明粉,白色、無臭、有苦味的結晶或粉末,有吸濕性。外形為無色、透明、大的結晶或顆粒性小結晶。硫酸鈉暴露於空氣中易吸水,生成十水合硫酸鈉,又名芒硝,偏鹼性。主要用於製造水玻璃、玻璃、瓷釉、紙漿、致冷混合劑、洗滌劑、乾燥劑染料稀釋劑、分析化學試劑、醫藥品、飼料等。 在241℃時硫酸鈉會轉變成六方形結晶。在有機合成實驗室硫酸鈉是一種最為常用的後處理乾燥劑。上游原料包括硫酸,燒鹼等。 [2] 
中文名
硫酸鈉
外文名
Sodium sulfate [3] 
化學式
Na2SO4
分子量
142.042
CAS登錄號
7757-82-6
EINECS登錄號
231-820-9
熔    點
884 ℃
沸    點
1404 ℃
水溶性
溶於水
密    度
2680 kg/m³
外    觀
無色透明晶體
應    用
常用的後處理乾燥劑
安全性描述
S24/25
危險性符號
R36/R37/R38
危險性描述
Xi
RTECS號
WE1650000
PubChem號
24852268
MDL號
MFCD00003504

硫酸鈉理化性質

硫酸鈉物理性質

外觀與性狀單斜晶系晶體短柱狀,集合體呈緻密塊狀或皮殼狀等,無色透明,有時帶淺黃或綠色,易溶於水。白色、無臭、味鹹而苦的結晶或粉末, 有吸濕性。外形為無色、透明、大的結晶或顆粒性小結晶。硫酸鈉是含氧酸強酸強鹼鹽
結構:單斜、斜方或六方晶系
溶液:硫酸鈉溶液為無色溶液
熔點: 884℃ (七水合物於24.4℃轉無水,十水合物為32.38℃,於100℃失10H2O)
沸點: 1404℃
密度: 2.68g/cm3
熱力學函數(298.15K,100kPa):
標準熵
: 149.6
溶解性: 不溶於乙醇,溶於水,溶於甘油
溶解度變化圖 溶解度變化圖
温度
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
70℃
80℃
90℃
100℃
溶解度
4.9
9.1
19.5
40.8
48.8
46.2
45.3
44.3
43.7
42.7
42.5
結晶水:24℃以下:7H2O
32.4℃以下:10H2O 無水硫酸鈉或1H2O

硫酸鈉化學性質

複分解反應:BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaCl
穩定性:穩定,不溶於強酸、鋁、鎂,吸濕。暴露於空氣中易吸濕成為含水硫酸鈉。241℃時轉變成六方型結晶。高純度、顆粒細的無水物稱為元明粉。極易溶於水。有涼感。味清涼而帶鹹。在潮濕空氣中易水化,轉變成粉末狀含水硫酸鈉覆蓋於表面。無水芒硝產於含硫酸鈉滷水的鹽湖中,與芒硝、鈣芒硝瀉利鹽白鈉鎂礬、石膏、鹽鎂芒硝、石鹽泡鹼等共生;也可由芒硝脱水而成;火山噴氣孔周圍有少量產出。 [1] 
毒性:無毒
毒理學數據:小鼠經口:LD50 5989mg/kg
生態學數據:對水是稍微危害的,若無政府許可,勿將材料排入周圍環境
此外,Na2SO4還可以溶入水中做電解質

硫酸鈉製備方法

1.真空蒸發法將天然芒硝溶解後澄清,把澄清液進行真空蒸發脱水、增稠、離心分離、乾燥,製得無水硫酸鈉。其反應方程式如下:
Na2SO4·10H2O → Na2SO4 + 10H2O [1] 
2.鈣芒硝法將鈣芒硝礦石粉碎,加水球磨、浸取,浸取芒硝液經過濾除去雜質、濾液澄清後,再經蒸發脱水、離心分離、乾燥製得無水硫酸鈉。其反應方程式如下:
Na2SO4·CaSO4 + 2H2O → Na2SO4 + CaSO4 + 2H2O [1] 
3.轉化法系以氯化鉀生產的副產品高低温鹽做原料製取無水硫酸鈉。在一定温度和配料條件下,經過三段轉化,硫酸鎂和氯化鈉先轉化成白鈉鎂礬,再轉化為無水鈉鎂礬,最後轉化成無水硫酸鈉。整個轉化過程為連續逆流操作。漿料靠機械推動和提升,液體依位差而逆向溢流,各段之間互相聯繫和影響,第一段轉化控制在Ph值3—4,温度55—70℃下發生反應,生成白鈉鎂礬漿料進人一段沉降器增稠後,再送到二段轉化槽;二段轉化Ph4—5,温度在100℃左右;第三段轉化條件控制Ph5—6,温度55℃左右在攪拌下,無水鈉鎂礬與氯化鈉水溶液反應生成無水硫酸鈉,經離心分離、乾燥,製得無水硫酸鈉。其反應方程式如下:
2NaCI + 2MgSO4 + 4H2O → Na2SO4·MgSO4·4H2O + MgCI2
Na2SO4·MgSO4·4H2O → Na2SO4·MgSO4 + 4H2O
Na2SO4·MgSO4 + 2NaCl → Na2SO4 + MgCl2
此法成本高,回收率低,消耗硫酸,雜質不易除去,所得產品色澤較差,但設備簡單。 [1] 
4.人造絲副產法人造絲凝固廢液經結晶、溶解、中和、過濾、濃縮、冷卻、分離、乾燥加工後,製得無水硫酸鈉。其反應方程式如下:
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
將水合硫酸鈉Na2SO4·10H2O放入瓷皿中,在100℃左右加熱,直至形成白色疏鬆的粉末為止。 [1] 
5.用熱蒸餾水溶解工業品硫酸鈉,控制溶液密度在1.1—1.2,數小時後濾去沉澱物。在濾液中加入密度為1.26的碳酸鈉溶液 ( 用純水溶解工業碳酸鈉)至ph=8—9,邊攪拌邊加入適量硫化銨。靜置數小時,使硫化鐵,硫化鉛沉澱完全。將上層清液吸出過濾至清亮,檢驗鐵和重金屬合格後,加熱濃縮至幹,離心甩幹,然後用少量蒸餾水洗滌1—2次,甩幹。在甩乾的半成品中加入蒸餾水至相對密度為1.10—1.15,邊攪拌邊加入適量的0.5%硫酸銀溶液,靜4h以上,使氯化銀沉澱完全。過濾,蒸發濃縮至結晶薄膜出現,冷卻結晶,離心甩幹,用少量蒸餾水沖洗,甩幹,即為化學純Na2SO4·10H2O成品。製取化學純無水硫酸鈉,則在重結晶過程中蒸發濃縮至無母液水為止,離心甩幹,用少量蒸餾水沖洗後,在100℃下烘乾。 [1] 
6.將乾燥的碳酸鈉(化學純)分次少量地加到20%的分析純硫酸溶液中,進行反應:
H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + CO2↑ + H2O
直到二氧化碳不再溢出為止,此時溶液呈弱鹼性。將溶液加熱至沸,過濾,蒸發濃縮,至結晶出現,冷卻結晶,離心甩幹,即得Na2SO4·10H2O結晶。將上述結晶在100℃左右加熱,蒸發去水分,即可製得無水硫酸鈉。 [1] 
7.全溶蒸發脱水法
原料為鹽田自然冷凍的土硝。在溶硝槽內加入已粉碎的土硝,用蒸汽溶解,當波美度達到30—32°Bé時,温度為70℃時,用泵打入沉降槽中保温澄清,清液經雙效真空蒸發器濃縮。帶晶體的濃縮液經離心分離,氣流乾燥即得成品。成品含水控制小於0.2%。母液返回蒸發器中循環蒸發。 [1] 
8.熱熔蒸發脱水法
將冷凍法制得的芒硝在熱熔槽中加熱至70℃左右。其中部分硫酸鈉溶解於自身的結晶水中,形成飽和溶液。部分硫酸鈉成無水鹽析出。經離心乾燥分離,則得無水硫酸鈉晶體和飽和溶液。晶體經乾燥後即為成品。飽和溶液再經蒸發又得無水芒硝,經離心脱水,乾燥得成品。如此反覆進行。 [1] 
9.熱熔鹽析脱水法
鹽析法的原理是同離子效應,使硫酸鈉的溶解度降低,超過這個溶解度的部分硫酸鈉呈固體析出。向熔融的飽和硫酸鈉中加入一定量的固體氯化鈉後,溶液中即有硫酸鈉析出,進行固液分離可得固體無水硝。用飽和硫酸鈉沖洗,再經乾燥即得成品。母液可蒸發結晶,回收NaCl,循環利用。 [1] 

硫酸鈉應用領域

1.硫酸鈉主要用作合成洗滌劑的填充料。造紙工業用於製造硫酸鹽紙漿時的蒸煮劑。玻璃工業用以代替純鹼。化學工業用作製造硫化鈉硅酸鈉和其他化工產品的原料。紡織工業用於調配維尼綸紡絲凝固浴。醫藥工業用作緩瀉劑。還用於有色冶金、皮革等方面。 [1] 
2.使水化產物硫鋁酸鈣更快地生成,從而加快了水泥的水化硬化速度。硫酸鈉的摻量一般為水泥質量的0.5%~2%,能提高混凝土早期強度50%—100%,28天強度有時提高,有時降低,提高幅度約在10%左右,隨水泥品種、養護條件及其摻量而異。還用作合成洗滌劑的填充料,也用於造紙工業、玻璃工業、化學工業、紡織工業及醫藥工業等。 [1] 
3.用作分析試劑,如脱水劑、定氮時消化催化劑,原子吸收光譜分析中干擾抑制劑。還用於醫藥工業。 [1] 
4.用於化工、造紙和玻璃、染料、印染和醫藥工業,在合成纖維、製革、有色冶金、瓷釉等的製造中也有應用,還用於洗滌劑和肥皂中作添加劑。 [1] 
5.在硫酸鹽鍍鋅中可用作緩衝劑以穩定鍍液的ph值。 [1] 

硫酸鈉安全風險

硫酸鈉危險性概述

健康危害: 對眼睛和皮膚有刺激作用。低毒。
環境危害: 對環境有危害,對大氣可造成污染。
燃爆危險: 本品不燃,具刺激性。
其它: 該物質對環境有危害,應特別注意對大氣的污染。

硫酸鈉風險術語

安全標識:S24/25
危險標識:R36/R37/38

硫酸鈉儲運特性

運輸注意事項: 起運時包裝要完整,裝載應穩妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與酸類、食用化學品等混裝混運。運輸途中應防曝曬、雨淋,防高温。車輛運輸完畢應進行徹底清掃。

硫酸鈉操作注意事項

密閉操作,加強通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩,戴化學安全防護眼鏡,穿防毒物滲透工作服,戴橡膠手套。避免產生粉塵。避免與酸類接觸。搬運時輕裝輕卸,防止包裝破損。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。空氣中粉塵濃度超標時,必須佩戴自吸過濾式防塵口罩。緊急事態搶救或撤離時,應該佩戴防毒面罩

硫酸鈉儲存運輸

硫酸鈉儲存方法

1.應貯存於通風、乾燥的庫房內。 [1] 
2.在夏天或温度較高地區易溶化而結成大塊,貯運時應防潮、防雨。 [1] 
3.注意不要被鐵釘或有鋒利尖端、稜角的硬物刺破包裝袋而造成產品泄漏。 [1] 

硫酸鈉儲存注意事項

儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與酸類等分開存放,切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
參考資料