Способ выпаривания растворов с кристаллизацией солей. Получение поваренной соли из черноморской воды и изучение её свойств
Получение поваренной соли из черноморской воды и изучение её свойств (Автор: Борисенко Александра, МОУ «Технико-экономический лицей» г. Новороссийска, Краснодарский край. Руководитель Козлова Н.П.)
С давних пор жители Кубани искали возможность получения местной соли из-за высокой стоимости привозной. Организм первобытного человека получал необходимую соль с пищей животного происхождения. Соль оказала сильное влияние на многие человеческие языки. Ещё совсем недавно соль была настолько дорога, что из-за неё устраивали войны, а иногда нехватка соли вызывала «соляные бунты». Сейчас проблема добычи соли на Кубани так и не решена, и я решила изучить способы её получения.
Цель: Получение поваренной соли (NaCl) из черноморской воды и возможности её использования для жителей Кавказского побережья.
Для достижения цели я поставила следующие задачи:
1. Изучить способы добычи и свойства поваренной соли.
2. Изучить области использования поваренной соли в жизни человека.
3. Провести эксперимент по получению хлорида натрия из воды Черного моря и определить её солёность в Цемесской бухте.
4. Оценить экономическую эффективность получения соли из морской воды.
Методы: Для проведения эксперимента я использовала комбинированный способ древних поморов последовательного вымораживания и выпаривания.
Гипотеза: Поваренная соль, полученная из воды Чёрного моря, обладает всеми свойствами и качествами соли, имеющейся в продаже.
Поваренная соль обладает слабыми антисептическими свойствами; 10–15% содержание соли предотвращает развитие гнилостных бактерий, что обуславливает её широкое применение в качестве консерванта, а в прошлом при обработке кожевенного и мехового сырья. Раньше говаривали: «Один глаз на полицу (где хлеб), другой – в солоницу (солонку)», «Без хлеба не сытно, без соли не сладко».
В природе хлорид натрия встречается в растворенной форме в морской воде и в виде минерала галита – каменной соли. Слово «галит» происходит от греческого «галос», означающего и «соль», и «море». Галит редко бывает чисто белого цвета. Чаще он буроватый или желтоватый из-за примесей соединений железа.
В современной промышленности соль добывают в основном тремя способами :
1. Открытый способ – разработка пластов соли, выходящих на поверхность (Артёмовское месторождение)
2. Шахтный способ – разработка подземных месторождений (Илецксоль, Тыретский солерудник и др.)
3. Вымораживание или выпаривание соли из солёных водоёмов (Баскунчакское месторождение, озеро Эльтон и др.)
Продаваемая в магазинах соль состоит из NaCl примерно на 97%; остальная доля приходится на различные природные примеси и специальные добавки (йодиды, карбонаты, фториды).
Ёмкость с предварительно отфильтрованной морской водой я поместила в морозильную камеру, в которой она находилась при температуре -18°С в течение 7 часов. Образовавшийся пресный лёд после вскрытия пластиковой ёмкости был удалён, а 120 г. оставшейся жидкости или рапы перелито в стальную ёмкость. Рапа выпаривалась на газовой горелке в течение 19 минут. После выпаривания по всему днищу ёмкости образовались кристаллы в виде неровной, пористой хрупкой корки белого цвета. Размер кристаллов колеблется от 0,5 до 5 мм. Практически все они не имеют регулярной формы, и только отдельные экземпляры приближаются к кубу. При попытке отделения от корки кристаллы разрушаются, превращаясь в белый порошок. Распределение примесей различных солей в морской воде может колебаться под влиянием различных факторов в широких пределах (аварийные сбросы промышленных предприятий, загрязнение пестицидами и т.д.).
Денежные затраты в эксперименте по определению солёности состоят из оплаты за расход электроэнергии на работу морозильной камеры и расхода газа. Расход электроэнергии по показаниям электросчётчика составил 4,7 кВт/ч. Из-за отсутствия газового счётчика оплата работы газовой горелки принята равной 0,7 руб. Суммарные расходы на выпаривание солей из морской воды составили 4,7х1,97+0,7=9,96 руб. Коммерческая стоимость поваренной соли в розничной сети равна 10 руб. за 1 кг.
Я изучила основные свойства, способы добычи и получения хлорида натрия и провела эксперимент, в ходе которого выяснилось:
1. Солёность морской воды в лабораторных и полевых условиях можно определять методом вымораживания и выпаривания.
2. При использовании технологии вымораживания и выпаривания из морской воды в конечном продукте получается хлорид натрия с примесями других солей в массовом объёме до 20-25%.
Как добыть соль из морской воды? На протяжении веков этот вопрос ставил в тупик моряков, блуждающих по морям, и учеников, точно так же блуждающих по ярмаркам научных проектов. Ответ прост: испарение. Когда вы заставляете морскую воду испаряться (естественным путем или искусственно разогревая ее), в пар превращается одна лишь вода, а соль остается. Обладая этим знанием, довольно легко отделить соль от воды с помощью простых материалов, которые, возможно, уже есть у вас дома.
Шаги
Как провести базовый эксперимент по испарению воды
- Спокойно соскребите себе немного соли с бумаги, чтобы приправить еду: она должна быть совершенно безопасна и пригодна к употреблению в пищу. Но следите за тем, чтобы не соскрести вместе с ней и частички бумаги себе в еду!
-
Начните с кипячения ковшика соленой воды. Простой эксперимент, описанный выше, показывает, как добыть соль из воды, но что, если вы хотите получить еще и менее соленую воду? Дистилляция – вот ответ. Дистилляция – это процесс нагревания воды для ее отделения от других растворенных в ней химикатов, затем – сбор конденсата, который должен быть относительно "чист". В этом случае мы начнем с того, что сделаем несколько чашек соленой воды (читайте выше, как) и закипятим их на плите.
-
Прикройте ковшик крышкой, но не полностью. Далее, найдите крышку для своего ковшика (она необязательно должна идеально подходить). Положите крышку так, чтобы какая-то ее часть свисала с ковшика и находилась ниже всех остальных частей. Наблюдайте за тем, как на крышке начинает формироваться конденсат, а затем капать с нее.
- По мере кипения соленой воды сама вода (без соли) будет превращаться в пар и подниматься из ковшика. Сталкиваясь с крышкой, пар будет слегка остужаться и формировать жидкий конденсат (воду) на нижней части крышки. Эта вода не содержит соль, так что все, что нам остается – это собрать очищенную от соли воду.
-
Дайте воде накопиться в миске. Так как вода бежит вниз, конденсат с внутренней стороны крышки будет естественным образом собираться в ее нижней точке. Как только его соберется достаточно, он начнет формироваться в капли и падать вниз. Поставьте под эту точку миску, чтобы поймать капли дистиллированной воды.
- Если хотите, можете спустить от нижней точки крышки в миску длинный, узкий металлический или стеклянный объект (вроде стеклянной палочки для помешивания или термометра): тогда вода будет сбегать по нему прямо в емкость.
-
Если нужно, повторите предыдущий шаг. Чем дольше кипит вода в ковшике, тем больше дистиллированной воды должно собраться в миске. Эта вода будет лишена большей части соли. Тем не менее, в некоторых случаях небольшое количество соли все же останется. Тогда вам может понадобиться двойная дистилляция: кипячение уже собранной в миску воды для удаления остатков соли.
- Технически эта вода должна быть пригодна для питья. Тем не менее, если вы не уверены в том, что крышка от ковшика и миска для сбора воды (и металлическая или стеклянная палочка для ее стока, если вы ею пользовались) были чистыми, не стоит ее пить.
Нагрейте воду и добавьте в нее соли, чтобы получить соленую воду. С помощью этого простого эксперимента легко увидеть принципы испарения в действии. Для начала вам понадобится обычная мелкая столовая соль, вода из-под крана, сковорода, немного черного строительного картона и плита. Налейте несколько чашек воды в сковороду и поставьте ее на зажженную горелку. Подождите, пока вода нагреется: ей необязательно закипать, просто, чем она горячее, тем быстрее в ней будет растворяться соль.
Добавляйте соль, пока она не перестанет растворяться. Продолжайте сыпать ее по чайной ложке и размешивать. В конце концов, вы достигнете того состояния воды, когда она больше не сможет растворять соль, какой бы горячей она ни была. Это называется линией насыщения воды. Выключите горелку и дайте воде слегка остыть.
Налейте столовой ложкой воду на темный строительный картон. С помощью черпака или столовой ложки вылейте немного соленой воды на кусок темного строительного картона. Заранее положите этот кусок на тарелку, чтобы не намочить рабочую поверхность или стол. Все, что вам нужно теперь – это ждать, пока вода не испарится. Этот процесс будет происходить быстрее, если оставить картон на солнечном свету.
Подождите, пока сформируется соль. По мере выпаривания вода будет оставлять после себя миниатюрные кристаллы соли. Они должны выглядеть как маленькие блестящие белые или прозрачные хлопья на поверхности картона. Поздравляем! Вы только что отделили соль от воды.
Как сделать дистиллятор
Изобретение относится к области производства глинозема, соды, поташа и других солей, конкретно к процессу выпаривания растворов в трубчатых выпарных аппаратах. Способ включает нагрев раствора паром с удалением конденсата и выводом выпаренного раствора с кристаллами солей и вторичного пара из сепаратора трубчатого выпарного аппарата, при этом часть конденсата в виде мелких брызг вводят в паровое пространство сепаратора. Конденсат вводят в паровое пространство сепаратора в объеме 0,3-2% от получаемого конденсата. В результате увеличилось время между остановками на размывку трубок до 40 суток с сокращением числа закупоренных трубок до 10%; получен чистый конденсат с возвратом на ТЭЦ после сепаратора без каплеуловителя; увеличилась кратность использования пара на одну ступень за счет увеличения теплопередачи и исключения сопротивления зарастаемых каплеуловителей; снизился удельный расход пара на тонну упаренной воды с 0,62 до 0,33 т/т. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области производства глинозема, соды, поташа и других солей, конкретно к процессу выпаривания растворов в трубчатых выпарных аппаратах. Известен способ выпаривания растворов в трубчатых выпарных аппаратах с кристаллизацией солей (Перцев Л.П., "Трубчатые выпарные аппараты для кристаллизующихся растворов". М. , Машиностроение, 1982 г., с. 29, рис. 15; с. 66, рис. 42). Этот способ включает нагрев раствора паром с удалением конденсата и выводом выпаренного раствора с кристаллами солей и вторичного пара из сепаратора трубчатого выпарного аппарата. Недостатками способа являются:
Закупоривание греющих трубок отвалившимися от стенок сепароторов солевыми корками до 20-30% и частые остановки аппарата через 3-4 суток для промывки водой каждой отдельной трубки;
Снижение производительности аппарата и кратности использования пара из-за зарастания наиболее эффективных сетчатых или жалюзийных каплеотделителей, а также из-за закупоривания греющих трубок;
Увеличение стоимости сепаратора из-за усложнения установки дорогостоящих каплеуловителей и увеличения объема;
Увеличение расхода пара на выпаривание промывных вод. Причиной зарастания стенок сепараторов и каплеуловителей является осаждение капель пульпы с пересыщением по солям раствором и их высушивание перегретым на величину депрессии паром упариваемого раствора на 12-20 o С. Технической задачей изобретения является исключение зарастания солями стенок сепараторов, каплеуловителей и закупоривание греющих трубок отвалившимися от стенок сепараторов корками. Решение технической задачи достигается тем, что 0,3-2% конденсата в виде мелких брызг вводят в паровое пространство сепаратора. На чертеже представлен выпарной аппарат, использующий предлагаемый способ. Выпарной аппарат состоит из греющей камеры 1, сепаратора 2, трубы подачи части конденсата в сепаратор 3, форсунки 4. Пар поступает в межтрубное пространство греющей камеры 1, а раствор в сепаратор 2, где он смешивается с циркулирующим кристаллизующимся выпаренным раствором. Конденсат удаляется из греющей камеры 1 и часть его по трубопроводу 3 через форсунку 4 вводится в паровое пространство сепаратора 2. Ввод мелких капель в объем пара, загрязненого каплями пульпы, исключает перегрев вторичного пара, перенасыщение раствора капель по солям за счет их слияния с каплями конденсата, что предотвращает образование корок солей и осуществляет промывку вторичного пара от капель пульпы. Для промышленного испытания способа на одной четырехкорпусной выпарной установке 0,4-0,6% конденсата первого корпуса была введена в пустотелые сепараторы (без каплеуловителей) через форсунки. В результате по сравнению с наиболее мощными выпарными аппаратами 800 м 2 , работающими без ввода конденсата, с кристаллизацией безводной соды при содопоташном производстве:
Увеличилось время между остановками на размывку трубок до 40 суток с сокращением числа закупоренных трубок до 10%;
Получен чистый конденсат с возвратом на ТЭЦ после сепаратора без каплеуловителя;
Увеличина кратность использования пара на одну ступень за счет увеличения теплопередачи и исключения сопротивления зарастаемых каплеуловителей;
Снижен удельный расход пара на тонну упаренной воды с 0,62 до 0,33 т/т.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ выпаривания растворов с кристаллизацией солей, включающий нагрев паром в трубчатых выпарных аппаратах с удалением конденсата пара и выводом выпаренного раствора и вторичного пара из сепаратора и подачу конденсата в паровое пространство сепаратора выпарного аппарата над раствором, отличающийся тем, что конденсат, подаваемый в паровое пространство сепаратора, отбирают из межтрубного пространства и полученную пароконденсатную смесь вводят через форсунку в виде мелких брызг. 2. Способ по п. 1 отличающийся тем, что конденсат вводят в паровое пространство сепаратора в объеме 0,3-2% от получаемого конденсата.Cтраница 1
Выпаривание раствора соли контролируют по удельному весу, кристаллизацию и центрифугирование - по качеству получаемого уксуснокислого натрия, переработку маточных растворов - по их качеству (содержание муравьинокислого натрия и восстанавливающих веществ), по содержанию уксуснокислого натрия в отходах, спускаемых в канализацию, и по их щелочности.
Выпаривание растворов солей производится в выпарных аппаратах, обогреваемых водяным паром.
При выпаривании раствора соли магния соляная кислота, образующаяся при гидролизе, постепенно отгоняется, а гидролиз идет все дальше и дальше.
Так, при выпаривании раствора соли образуются небольшие кубические кристаллы твердой соли. Эти кубические кристаллы ограничены плоскими квадратными гранями.
Нитраты получаются при выпаривании растворов солей Zr и Hf с HNOS Ока представляют собой бесцветные соединения. Все соли, кроме последних двух, гидролизуются в водных растворах, которые приобретают сильнокислую реакцию.
На рис. 2 показана современная конструкция аппарата с погружной горелкой для выпаривания растворов солей. Для равномерного распределения дымовых газов, барботирующих в жидкости, погружная горелка оснащена решетчатым барботером и направляющим конусом, расположенным в устье сопла.
Основными стадиями технологического процесса производства уксуснокислого натрия являются: нейтрализация уксусной кислоты, выпаривание раствора соли, кристаллизация и центрифугирование соли, переработка маточных растворов.
Аппараты с погружной горелкой, расположенной в центральной части корпуса, применяют для выпаривания растворов солей. Йыкристаллизовавшиеся соли удаляются при помощи специального клапана, установленного в нижней части конусного днища. Парогазовая смесь отводится через установленную на крышке аппарата трубу, внутри которой размещены отбойные щитки для сепарации капель раствора. В качестве барботера в таких аппаратах применяют диски с цилиндрическими или щелевыми отверстиями. Это увеличивает поверхность контакта и интенсифицирует процессы тепло - и массообмена. Недостатком таких аппаратов является неравномерное распределение газа по сечению диска, особенно в аппаратах больших размеров, а также, отсутствие циркуляции жидкости в нижней части аппарата.
| Типовая конструкция аппарата. |
Аппараты с погружной горелкой, расположенной в центральной части сосуда, применяют для выпаривания растворов солей. Необходимый уровень раствора в аппарате / устанавливается при помощи сливной трубы 6 с передвижным патрубком. Выкристаллизовавшиеся соли удаляются через нижний штуцер конусного днища при помощи специального пульсирующего клапана. На крышке 2 аппарата установлена труба 4 для вывода парогазовой смеси. Внутри трубы размещены отбойники 5 для сепарации капель раствора, уносимых парогазовым потоком из аппарата. Погружная горелка 3 проходит через паровое пространство аппарата, поэтому следует применять горелки туннельного типа с удлиненной камерой горения.
Улетучивания, однако, не происходит при кипячении разбавленных солянокислых растворов, содержащих олово (IV), в покрытых часовым стеклом сосудах или при выпаривании солоно-сернокислых растворов солей этого элемента до появления паров серной кислоты.
Вынос зоны парообразования из греющих трубок является надежным способом предохранения их от инкрустаций лишь при кристаллизации солей, растворимость которых с повышением температуры увеличивается. Этой меры оказывается недостаточно при выпаривании растворов солей с обратной растворимостью, так как именно возле теплопередающей поверхности образуется пересыщенное состояние. К тому же в подъемной трубе, где раствор интенсивно вскипает и поддерживается его максимальное пересыщение, велика вероятность образования инкрустаций уже независимо от характера растворимости соли.
Раствор соли, отделенный от механических примесей фильтрованием, подвергался действию различных реактивов. Георги указывает, что при выпаривании раствора соли образовались в нем маленькие кубические кристаллы, излишество щелочной соли в себе содержащие. Для насыщения сей излишней щелочной соли потребно было на 5 унций салярки 2 / 2 драхмы купоросной кислоты.
При прямоточной схеме нет необходимости устанавливать промежуточные насосы для перекачивания раствора, который самотеком перетекает от первого аппарата к последнему вследствие понижения давления в каждом последующем корпусе. Однако постепенное снижение температуры раствора по мере его концентрирования (что может вызвать преждевременную кристаллизацию и забивку переточных труб при выпаривании растворов солей с прямой растворимостью) является большим недостатком прямоточной схемы и она обычно не применяется для выпаривания кристаллизующихся растворов.
Вероника Тапханаева
Конспект НОД «Выпаривание соли»
Конспект
В подготовительной группе :
Тема : Выпаривание соли
Выполнила : Тапханаева В. А.
Цели. Формирование представлений об испарении воды. Развитие способностей к преобразованию.
Материал. Картинка с изображением моря, реки, соляного озера; соль пробирка, спиртовка.
Методические указания
Воспитатель. Ребята, помните наш опыт с капелькой одеколона? Что произошло с этой капелькой? (Она испарилась.) Что значит - испарилась? (Исчезла.) Да, она исчезла, но не сразу. Она становилась все меньше, сначала была большая, а потом испарялась, испарялась и совсем исчезла. А что еще может испариться? (Вода. Жидкости.) Правильно, все жидкости могут испаряться : чем вода, которая течет из крана, отличается от воды в море? (вода в море соленная.) Правильно, вода в море соленная, и если попробовать ее на вкус, то мы почувствуем соль. А вот вода, которая течет из крана, - несоленая, и ее можно пить. Вода в речке тоже соленная. Но мы с вами знаем, что людям нужна соль - ее добавляют в пищу, чтобы было вкусно. Вы, наверное, замечали, что когда ваша мама готовит, то она солит суп , котлеты, пельмени и другие блюда, а иначе будет невкусно есть. Откуда же берется соль? Существуют соляные озера, вода в которых очень соленная. (показывает иллюстрацию.) Когда вода испаряется, соль, которая в была воде, остается. Посмотрите на картинку : соль лежит по берегам озера… Эту соль можно собирать и добавлять в пищу Но можно и самим получить соль. Давайте проведем опыт и получим из соленной воды соль.
У меня стакан с водой, а в банке-соль. Попробуйте ее на вкус - соленная? Я кладу соль в воду, размешиваю. Видите в стакане с водой соль? Может она исчезла – ее же не видно? Как доказать, что она никуда не делась? Да, она осталась в воде – вода стала соленная. (пробует воду на вкус, морщится.) Какая соленая! Кто хочет попробовать? Эта вода очень соленная, потому что в ней есть соль. Но мы эту соль не видим. Перед нами сложная задача : у нас вода с солью, то есть соленная вода. А можно обратно отделить соль от воды? Кто знает?
Важно стимулировать умственную активность детей и получить от них разные ответы, а затем подвести к выводу : «Воду нужно нагреть» .
Воспитатель. Хорошо. А если воду нагреть, то что получиться?
Дети. Вода улетит, а соль остается.
Воспитатель. Очень интересная идея. Давайте проверим – действительно ли, если сильно нагреть воду, удастся отделить соль отводы. Чтобы получилось из соленной воды соль, надо из соленой воды соль, надо соленую воду выпарить , т. е испарить. Вода испарится, а соль останется. Как можем испарить воду? Что надо для этого сделать?
Дети. Нагреть воду.
Воспитатель. Сейчас проведем опыт. Нагреем соленую воду и посмотрим, что будет.
Воду наливают в пробирку или столовую ложку и нагревают на пламени спиртовки. Через некоторое время вода закипает, появляется пар.
Педагог спрашивает : «Ребята, видите, вода испаряется – уже появился пар. Вода превращается в пар».
Через некоторое время на дне пробирки начинает появляется соль.
Педагог спрашивает : «Ребята, видите, что там на дне появилось белое? Что это? (соль.) Да это соль. Значит, правы были те, кто сказал, что нагреем воду и выделим соль. А куда же делась вода? Ведь сначала у нас были вода и соль, а теперь соль есть, а вода исчезла. Правильно, вода испарилась, а соль осталась.
Воду из пробирки выпаривают почти до конца , пока на стенках и на дне пробирки не будет хорошо видна осевшая соль.
Воспитатель. Воду мы нагревали и она (испарилась) . Вода превращается в (пар) . Очень хорошо!
Публикации по теме:
Конспект сюжетно-ролевой игры «Юные исследователи в лаборатории соли» КОНСПЕКТ ПО СЮЖЕТНО-РОЛЕВОЙ ИГРЕ: «ЮНЫЕ ИССЛЕДОВАТЕЛИ В ЛАБОРАТОРИИ СОЛИ» В ПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ К ШКОЛЕ ГРУППЕ. Воспитатель: Боровских Ольга.
Конспект занятия по нетрадиционному рисованию: Рисование по соли «Олешка». Предварительная работа: просмотр мультфильма «Олешка – белые.
Конспект занятия в средней группе «Свойства сахара и соли» Ход непосредственно образовательной деятельности Дети к нам пришло письмо на электронную почту. Что же там написано? Да это же маша нам.
Актуальность. Исследовательская деятельность в детском саду - это весело и увлекательно. Ребенок по своей натуре – исследователь. Неутолимая.
Все ребята очень любят играть с песком и рисовать мелом на асфальте. Мы в нашей средней группе сделали красивую "радугу" в стаканчиках, используя.
Открытое занятие по экспериментальной деятельности в подготовительной группе в соответствии с ФГОС «Выпаривание соли» Цель: формирование представлений детей об испарении воды и кристаллизации соли и её свойствах через исследовательскую деятельность. Задачи.
Статьи по теме
