Tpc-setka.ru

ТПЦ Сетка
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Взаимодействие соляной кислоты с цементом

Опыты по химии. Соляная кислота

Получение соляной кислоты (практическая работа)

Соляная кислота HCl получается при растворении газа хлороводорода воде.

Хлороводород можно получить действием концентрированной серной кислоты на поваренную соль.

NaCl + H2SO4 = HCl + Na2HSO4

Направим поток хлороводорода в пробирку с водой. Этот газ легко растворяется в воде: до 450 объемов хлороводорода — в одном объеме воды. В пробирке образуется соляная кислота – раствор хлороводорода в воде.

Оборудование: пробирка, штатив для пробирок, пробирка с газоотводной трубкой, штатив, химические стаканы, воронка.

Техника безопасности. Соблюдать правила работы с нагревательными приборами. Необходима особая осторожность при работе с концентрированной серной кислотой. Недопустимо попадание выделяющегося хлороводорода в дыхательные пути. Опыт следует проводить под тягой.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Химические свойства соляной кислоты (практическая работа)

Соляная кислота это раствор хлороводорода в воде. Чтобы получить кислоту, получим хлороводород взаимодействием растворов поваренной соли и серной кислоты.

NaCl + H2SO4 = HCl + Na2HSO4.

Растворим хлороводород в воде, получится кислота. Соляная кислота – сильная кислота с типичными для кислот свойствами. Соляная кислота взаимодействует с основаниями с образованием солей и воды. В стакане со щелочью при добавлении соляной кислоты происходит реакция нейтрализации ‑ цвет индикатора изменяется, указывая на появление нейтральной среды.

HCl + NaOH = NaCl+ H2O

Проведем качественную реакцию на хлорид-ион – реакцию с нитратом серебра.

Образуется нерастворимая соль – хлорид серебра.

HCl + AgNO3 = AgCl ↓ + HNO3

Соляная кислота взаимодействует с активными металлами: Когда цинк попадает в раствор соляной кислоты – начинается бурное выделение водорода.

2HCl + Zn = ZnCl2 + H2

Мы убедились в том, что соляная кислота реагирует с металлами, основаниями, солями.

Оборудование: спиртовка, шпатель, пробирка, штатив для пробирок, пробирка с газоотводной трубкой, штатив, химические стаканы, воронка.

Техника безопасности. Следует соблюдать правила работы с растворами кислот и щелочей. Избегать попадания кислот, щелочей, нитрата серебра на кожу и слизистые оболочки.

Постановка опыта – Елена Махиненко, текст – к.п.н. Павел Беспалов.

Растворение хлороводорода в воде

Инструкция по применению сульфаминовой кислоты

Ответы на эти и другие вопросы — читайте в нашей статье!

Также, здесь результаты исследования: какие виды накипи растворяет сульфаминовая кислота и так ли она хороша для химической промывки.

Мы изучили эту тематику в Интернет и не нашли подобных исследований в открытом доступе, так что — приглашаем к прочтению!

Кстати, короткое видео — как реагирует сульфаминовая кислота с карбонатной накипью:

Да, недавно на сайт заходили с вопросом:

Можно ли залить сульфаминовую кислоту в унитаз?

Тема важная, поэтому отвечаем сразу: можно, с фаянсом ничего не случиться!

Назначение сульфаминовой кислоты (СК)

Растворы СК применяются для мойки и дезинфекции пищевого оборудования, химической промывки теплообменного оборудования от накипи.

Сульфаминовая кислота применение в промышленности

1. В пищевой промышленности, СК используют для промывки оборудования, удаления накипи и молочного камня . Пищевое оборудование выполнено из нержавеющей стали, поэтому его можно обрабатывать чистой сульфаминовой кислотой, не боясь химической коррозии.

Нержавеющая сталь устойчива к чистой сульфаминовой кислоте!

2. Сульфаминовая кислота, в качестве основы!, применяется для химической промывки бытовых и промышленных котлов от накипи.

Однако чистая сульфаминовая кислота корозионно активна для обычных сталей, поэтому:

Не допускается промывка котлов и теплообменников чистой сульфаминовой кислотой, без ингибиторов коррозии!

Специально делаем акцент, поскольку анализ запросов на нашем сайте показывает, что около 30% всех посетителей интересует как развести сульфаминовую кислоту для очистки котла от накипи!

Читайте так же:
Как правильно сделать цементный раствор для стяжки

Для этих целей вы можете воспользоваться реагентом для промывки котлов Кратол К, который поставляется нашей компанией. Реагент предназначен для растворения сложной котловой накипи, которая образовалась при высоком давлении и температуре. Кроме того, Кратол К безопасен для металла котла (скорость коррозии всего 0,11 г*м 2 /час)!

Короткое видео о реагенте Кратол:

3. В нефтедобыче, СК, применяется при обработке призабойной зоны нефтяных скважин.

4. В бумажной промышленности она используется для очистки бумажных машин и оборудования.

5. В гальванотехнике необходима для травления жести и создания электролитов.

6. В химической промышленности кислота используется в качестве полуфабриката при изготовлении химических соединений.

Сульфаминовая кислота применение в быту

1. СК используется в составе бытовых очистителей, предназначенных для мойки и дезинфекции сантехники, пищевого оборудования.

2. СК применяется для очистки бассейнов от слизи.

Интересные факты

Знаете ли вы, что раствор сульфаминовой кислоты используют для очистки археологических находок, в частности, монет?

Кстати, вот этикетка на эту тему:

Инструкция по применению сульфаминовой кислоты

1. Для химической промывки котлов используется 5-15%-ный раствор сульфаминовой кислоты.

Что означает, например, 10%-ный раствор СК, объёмом 1 литр?

Если принять сухой порошок СК за 100%-ный концентрат, то для создания 10%-ного раствора потребуется 10 грамм чистой сульфаминовой кислоты в виде порошка на 90 граммов воды.

Ну и дальше — пропорции:

На 900 граммов воды нужно 100 грамм сухой кислоты, на 90 литров воды — 10 кг сухого порошка. На 900 литров воды нужно развести 100 кг сульфаминовой кислоты. И так далее.

Температура воды, при промывке оборудования, должна составлять не более 60°С, поскольку при высокой температуре начинается гидролиз сульфаминовой кислоты с образованием серной кислоты. При температуре менее 40°С скорость реакции падает более чем в 2,5 раза, поэтому оптимальный температурный интервал составляет 55-60°С.

Время проведения химической промывки — от 2 часов и дольше, в зависимости от интенсивности реакции.

Поскольку СК по-разному реагирует с различными видами накипи, то перед началом промывки целесообразно подобрать оптимальные параметры моющего раствора.

Ещё раз напоминаем: промывать котлы сульфаминовой кислотой можно только при наличии в ней пассиваторов, ингибиторов коррозии, которые защитят металл котла!

2. Для удаления молочного камня в пищевой промышленности, используют 2-3%-ный раствор сульфаминовой кислоты.

Как развести сульфаминовую кислоту

Приготовить раствор СК очень просто.

Для этого нужно смешать необходимое количество сухого порошка с водой. Разводить кислоту следует аккуратно, не допуская разбрызгивания. Для ускорения процесса растворения, жидкость следует перемешивать.

Как нейтрализовать сульфаминовую кислоту?

Как и всякую другую, сульфаминовую кислоту следует нейтрализовывать щелочью.

Мы используем для этих целей каустическую или кальцинированную соду.

При соединении щелочи с кислотой происходит бурная реакцию, поэтому необходимо очень аккуратно, мелкими порциями, добавлять соду в раствор сульфаминовой кислоты. Обязательно используйте при этом защитные очки и перчатки!

Отработанный раствор сульфаминовой кислоты с параметрами: рН 5,5-7,5 и температурой не выше 50°С подлежит утилизации в канализационные сети.

Какие виды накипи растворяет сульфаминовая кислота?

Для ответа на этот вопрос, мы провели исследование, с результатами которого предлагаем вам ознакомиться.

Каковы цели исследования?

  1. Выяснить, какие виды накипи и химические элементы растворяются в растворе сульфаминовой кислоты.
  2. Определить оптимальную концентрацию и температуру раствора промывочного раствора.
  3. Определить скорость растворения разных видов накипи в сульфаминовой кислоте.

Инструменты и материалы исследования

Образцы накипи, сульфаминовая кислота, лабораторные весы, пробирки, индикатор рН универсальный, часы.

Технология проведения исследования

Для проведения исследования были выбраны три образца накипи, один их которых имел карбонатный состав, второй образец — силикатная накипь и третий образец — сульфатная накипь. Безусловно, в образцах определялись и другие элементы, но нами были выбраны чётко определяемые составы каждого вида для проверки возможности растворения их раствором сульфаминовой кислоты.

Читайте так же:
Работа цементной вращающейся печи

При исследовании были выбраны следующие параметры:

Концентрация раствора сульфаминовой кислоты — 5%

Температура раствора — 65°С

Испытываемые образцы погружались в кислотный раствор, имеющий рН =1 и начинался отсчёт времени, затрачиваемого на растворение. При этом визуально контролировался процесс газообразования, как правило, возникающий при взаимодействии кислотного раствора с накипью.

Внешний вид образцов накипи

На снимке: карбонатная накипь

На снимке: силикатная накипь

На снимке: сульфатная накипь

Результаты исследования

Исследование № 1 Тестовый образец — карбонатная накипь

Масса образца, г. — 0,16

Начальная температура раствора, °С — 65

Концентрация раствора, % — 5

рН начальный, ед. — 1

На снимке: процесс растворения карбонатной накипи

Конечная температура раствора, °С — 33

рН конечный, ед. — 1

Время растворения, мин. — 14

Скорость растворения, грамм/мин — 0,011

Растворение карбонатной накипи в 5%-ном растворе сульфаминовой кислоты сопровождалось выделением значительного количества углекислого газа. Как правило, то же происходит в случае химической промывки котлов сульфаминовой кислотой. Для стравливания образующегося в ходе реакции углекислого газа требуется обеспечить его отвод из верхней части котла. Как правило, отвод CO2 выполняется через клапана аварийного сброса давления, имеющиеся на каждом паровом или водогрейном котле любой конструкции.

Исследование № 2 Тестовый образец — силикатная накипь

Масса образца, г. — 0,16

Начальная температура раствора, °С — 65

Концентрация раствора, % — 5

рН начальный, ед. — 1

На снимке: растворение силикатной накипи

Конечная температура раствора, °С — 37

рН конечный, ед. — 1

Время растворения, мин. — 32

Скорость растворения, грамм/мин — реакция растворения отсутствует

Данный вид накипи был взят с парового котла Е-1-0,9, принадлежащего ОАО НК «Роснефть. В 2015 году специалистов нашей компании пригласили в Оренбургскую область для выполнения работ по чистке этого котла от накипи. Первичная промывка котла от накипи не дала никаких результатов. Нами была выполнена работа по очистке этого котла от отложений при помощи комплекса «Стример 50/0,25» — оборудования, отлично зарекомендовавшего себя при чистке паровых котлов Де и очистке котлов ДКВР от накипи. Нами были использованы максимальные режимы работы оборудования при выполнении работ. Однако мы смогли очистить только примерно 50% от все накипи. Данный вид накипи, в основном, состоит из силикатов и образует на котле прочнейшую, почти стеклянную плёнку, толщиной до 1 см. При этому электрический разряд не способен проникнуть в толщину слоя накипи и провести первичный её раскол. Химические реагенты — соляная и сульфаминовая кислота, также, оказались безсильны перед этой накипью.

В настоящее время мы отдали образец на более глубокое изучение в лабораторию, после получения результатов планируем продолжить исследования по растворению этого вида накипи.

Исследование № 3 Тестовый образец — сульфатная накипь

Масса образца, г. — 0,16

Начальная температура раствора, °С -65

Концентрация раствора, % — 5

рН начальный, ед. — 1

На снимке: раствоение сульфатной накипи

Конечная температура раствора, °С — 41

рН конечный, ед. — 1

Время растворения, мин. — 17

Скорость растворения, грамм/мин — 0,009

Данный образец растворялся в растворе сульфаминовой кислоты чуть более долгое время, однако реакция, как и в первом случае, была весьма интенсивная. Это свидетельствует о хорошем протекании процессов растворения сульфатов в сульфаминовой кислоте.

Читайте так же:
Водостойкий цемент для наружных работ

Выводы и рекомендации

В целом, сульфаминовая кислота показывает хорошие результаты по растворению карбонатной накипи, представленной в наших образцах. При этом можно соблюдать следующие условия промывки:

Начальная температура раствора, °С — 65

Концентрация раствора, % — 5

рН начальный, ед. — 1

Растворы сульфаминовой кислоты не растворяют силикаты и имеют ограниченную способность к растворению сульфатной накипи. Это следует учитывать при проведении промывки.

Предпочтительным, безусловно, является получение образцов накипи перед промывкой котла для подбора параметров процесса.

При химической промывке котлов сульфаминовой кислотой образуется большое количество углекислого газа, который необходимо стравливать с верхней части котла. Кроме того, необходимо иметь расширительный бак, размером до одной трети от водяного объёма котла, в который можно компенсировать выход раствора из котла под действием возрастающего давления углекислого газа. В дальнейших исследованиях мы проверим другие средства и кислоты для удаления накипи и попробуем сравнить их с экономической и технологической точек зрения.

Перед проведением химической промывки нужно обязательно брать образцы накипи и подбирать параметры химического реагента для растворения накипи.

В ноябре 2017 года мы провели консультации с производителями сульфаминовой кислоты, которые уточнили, что оптимальной температурой для проведения химической очистки, например, котлов от накипи, является температура 55-60°С.

В течении ноября 2017 года нами было очищено большое количество котлов и мы можем сделать вывод, что снижение концентрации и температуры раствора, в целом, несколько снижает скорость растворения накипи.

Что происходит с бетоном в щелочной среде?

В цементах щелочи взаимодействуют с кремнеземами, компонентами заполнителей. Этот процесс известен как выщелачивание бетона. Провоцирует постепенную рекристаллизацию и разрушение структуры материала. Обуславливает нарушение упругости, целостности зданий, снижение срока эксплуатации.

Как воздействует щелочная среда?

Реакция между щелочами и заполнителями является сложным диффузионным процессом, не всегда протекает с одинаковой скоростью. Выщелачивание в цементе проявляется в виде неравномерного расширения бетонных поверхностей и появления трещин, что приводит к снижению прочности, долговечности стен и других поверхностей. Трещины имеют вид неправильного узора, шире всего в нижней части конструкции, ближе к земле. Достигают 30—40 мм там, где внутреннее расширение особо велико, однако находятся на поверхности, разрушают бетон неглубоко, разветвляясь на микротрещины.

Нарушение монолитности материала в щелочной среде чревато попаданием внутрь влаги. Воздействие воды на бетон усиливается на морозах и при оттаивании, что ускоряет разрушительные процессы. Изменить ход реакции, снизить негативный эффект взаимодействия щелочей и наполнителей можно несколькими способами:

  • Применение химически неактивных веществ-заполнителей.
  • Контроль за долей щелочей в цементе.
  • Использование стабилизирующих добавок, улучшающих вяжущие свойства цементного раствора, как пуццолан. Введенные пуццолановые материалы вступают в химическое взаимодействие со щелочами до того, как те начинают реагировать с активными компонентами заполнителей.
  • Корректировка пористости в растворах и бетонах. Для определения расширения в результате реакции между щелочами и добавками используются воздухововлекающие модификаторы.
  • Контроль за уровнем влажности. Химические реакции, разрушающие бетонные конструкции, происходят только в присутствии воды. Ее отсутствие замедляет разрушение даже в случае использования цементов с большим количеством активно реагирующих веществ.

Появление щелочной коррозии

Высокий процент щелочей в цементе, производство высокопрочного бетона, где расход цемента больше обычного, использование реакционноспособных добавок провоцирует химический процесс, известный как щелочная коррозия. Щелочи присутствуют в растворимой и нерастворимой в воде формах. Первые попадают в раствор в виде сульфатов. Вторые — в составе глин, примесей, силикатов. Зачастую процессы выщелачивания запускается при постоянном воздействии воды, которая растворяет кальциевый гидроксид. С вымыванием этого вещества бетон способен терять до 30% своей исходной прочности. Поэтому крайне важно решить эту проблему.

Читайте так же:
Работа с цементом при низких температурах

Применяемые способы определения подверженности бетона этому виду разрушений:

  1. Петрографический — ASTM C295. Визуальный анализ, оценка материала и заполнителя.
  2. ASTM C586. Определение активности карбонатого сырья, используемого в качестве заполнителя, его способность вступать в реакцию.
  3. Химические — ASTM C228, ASTM C289. Выявляют реакционную активность кремнеземистых добавок.
  4. Метод испытания бетонных образцов-призм. Отражает особенности поведения бетона.

Согласно стандартам низкощелочным признан цемент с процентным содержанием щелочей не выше 0,6.

В докладе на одной из многочисленных конференций, где была представлена работа НИИЖБ, выяснено, что кремнезем и многие другие заполнители не вызывают выщелачивание. Действующий активно в составе бетона кремнезем уменьшает щелочестойкость, поэтому важно знать минералогический состав заполнителя. Рекомендуется использовать плотные известняки или доломиты. С повышением температуры коррозионные процессы значительно ускоряются: кристаллогидраты алюминатов разрушаются первыми, последними — трехкальциевые силикаты.

Растворы кислот

Приблизительные растворы. В большинстве случаев в лаборатории приходится пользоваться соляной, серной и азотной кислотами. Кислоты имеются в продаже в виде концентрированных растворов, процентное содержание которых определяют по их плотности.

Кислоты, применяемые в лаборатории, бывают технические и чистые. Технические кислоты содержат примеси, а потому при аналитических работах не употребляются.

Концентрированная соляная кислота на воздухе дымит, поэтому работать с ней нужно в вытяжном шкафу. Наиболее концентрированная соляная кислота имеет плотность 1,2 г/см3 и содержит 39,11%’ хлористого водорода.

Разбавление кислоты проводят по расчету, описайному выше.

Пример. Нужно приготовить 1 л 5%-ного раствора соляной кислоты, пользуясь раствором ее с плотностью 1,19 г/см3. По справочнику узнаем, что 5%,-ный раствор нмеет плотность 1,024 г/см3; следовательно, 1 л ее будет весить 1,024*1000 = 1024 г. В этом количестве должно содержаться чистого хлористого водорода:

Кислота с плотностью 1,19 г/см3 содержит 37,23% HCl (находим также по справочнику). Чтобы узнать, сколько следует взять этой кислоты, составляют пропорцию:

или 137,5/1,19 = 115,5 кислоты с плотностью 1,19 г/см3, Отмерив 116 мл раствора кислоты, доводят объем его до 1 л.

Так же разбавляют серную кислоту. При разбавлении ее следует помнить, что нужно приливать кислотук воде

, а не наоборот. При разбавлении происходит сильное разогревание, и если приливать воду к кислоте, то возможно разбрызгивание ее, что опасно, так как серная кислота вызывает тяжелые ожоги. Если кислота попала на одежду или обувь, следует быстро обмыть облитое место большим количеством воды, а затем нейтрализовать кислоту углекислым натрием или раствором аммиака. При попадании на кожу рук или лица нужно сразу же обмыть это место большим количеством воды.

Особой осторожности требует обращение с олеумом, представляющим моногидрат серной кислоты, насыщенный серным ангидридом SO3. По содержанию последнего олеум бывает нескольких концентраций.

Следует помнить, что при небольшом охлаждении олеум закристаллизовывается и в жидком состоянии находится только при комнатной температуре. На воздухе он дымит с выделением SO3, который образует пары серной кислоты при взаимодействии с влагой воздуха.

Большие трудности вызывает переливание олеума из крупной тары в мелкую. Эту операцию следует проводить или под тягой, или на воздухе, но там, где образующаяся серная кислота и SO3 не могут оказать какого-либо вредного действия на людей и окружающие предметы.

Если олеум затвердел, его следует вначале нагреть, поместив тару с ним в теплое помещение. Когда олеум расплавится и превратится в маслянистую жидкость, его нужно вынести на воздух и там переливать в более мелкую посуду, пользуясь для этого способом передавлива-ния при помощи воздуха (сухого) или инертного газа (азота).

Читайте так же:
Заделка трещины цемент с песком

При смешивании с водой азотной кислоты также происходит разогревание (не такое, правда, сильное, как в случае серной кислоты), и поэтому меры предосторожности должны применяться и при работе с ней.

В лабораторной практике находят применение твердые органические кислоты. Обращение с ними много проще и удобнее, чем с жидкими. В этом случае следует заботиться лишь о том, чтобы кислоты не загрязнялись чем-либо посторонним. При необходимости твердые органические кислоты очищают перекристаллизацией (см, гл. 15 «Кристаллизация»),

Точные растворы. Точные растворы кислот готовят так же, как и приблизительные, с той только разницей, что вначале стремятся получить раствор несколько большей концентрации, чтобы после можно было его точно, по расчету, разбавить. Для точных растворов берут только химически чистые препараты.

Нужное количество концентрированных кислот обычно берут по объему, вычисленному на основании плотности.

Пример. Нужно приготовить 0,1 и. раствор H2SO4. Это значит, что в I л раствора должно содержаться:

Кислота с плотностью 1,84 гсмг содержит 95,6% H2SO4 н для приготовления 1 л 0,1 н. раствора нужно взять следующее количество (х) ее (в г):

Соответствующий объем кислоты составит:

Отмерив из бюретки точно 2,8 мл кислоты, разбавляют ее до 1 л в мерной колбе и затем титруют раствором щелочи п устанавливают нормальность полученного раствора. Если раствор получится более концентрированный), к нему добавляют из бюретки рассчитанное количество воды. Например, при титровании установлено, что 1 мл 6,1 н. раствора H2SO4 содержит не 0,0049 г H2SO4, а 0,0051 г. Для вычисления количества воды, которое необходимо для приготовления точно 0,1 н. раствора, составляем пропорцию:

Расчет показывает, что этот объем равен 1041 мл раствор нужно добавить 1041 — 1000 = 41 мл воды. Следует еще учесть то количество раствора, которое взято для титрования. Пусть взято 20 мл, что составляет 20/1000 = 0,02 от имеющегося объема. Следовательно, воды нужно добавить не 41 мл, а меньше: 41 — (41*0,02) = = 41 —0,8 = 40,2 мл.

* Для отмеривания кислоты пользуются тщательно высушенной бюреткой с притертым краном. .

Исправленный раствор следует снова проверить на содержание вещества, взятого для растворения. Точные растворы соляной кислоты готовят также ионообменным способом, исходя из точной рассчитанной навески хлористого натрия. Рассчитанную и отвешенную на аналитических весах навеску растворяют в дистиллированной или деминерализованной воде, полученный раствор пропускают через хроматографическую колонку, наполненную катионитом в Н-форме. Раствор, вытекающий из колонки, будет содержать эквивалентное количество HCl.

Как правило, точные (или титрованные) растворы следует сохранять в плотно закрытых колбах, В пробку сосуда обязательно нужно вставлять хлоркальциевую трубку, заполненную в случае раствора щелочи натронной известью или аскаритом, а в случае кислоты — хлористым кальцием или просто ватой.

Для проверки нормальности кислот часто применяют прокаленный углекислый натрий Na2COs. Однако он обладает гигроскопичностью и поэтому не полностью удовлетворяет требованиям аналитиков. Значительно удобнее пользоваться для этих целей кислым углекислым калием KHCO3, высушенным в эксикаторе над CaCl2.

При титровании полезно пользоваться «свидетелем», для приготовления которого в дистиллированную или деминерализованную воду добавляют одну каплю кислоты (если титруют щелочь) или щелочи (если титруют кислоту) и столько капель индикаторного раствора, сколько добавлено в титруемый раствор.

Приготовление эмпирических, по определяемому веществу, и стандартных растворов, кислот проводят по расчету с применением формул, приведенных для этих и описанных выше случаев.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector