Введение
Алюминат натрия – это неорганическое химическое вещество, используемое в качестве эффективного источника гидроксида алюминия для широкого спектра промышленных и технических применений. Чистый алюминат натрия (безводный) представляет собой белое кристаллическое твердое вещество с формулой, которая может быть выражена как NaAlO2, NaAl(OH)4 (гидратированный), Na2O·Al2O3 или Na2Al2O4. Коммерческий алюминат натрия доступен в виде раствора или твердого вещества. Другие родственные соединения, иногда также называемые алюминатом натрия, получаемые в результате реакции Na2O и Al2O3, включают Na5AlO4, содержащий отдельные анионы AlO45−, Na7Al3O8 и Na17Al5O16, содержащие сложные полимерные анионы, и NaAl11O17, который ранее ошибочно принимали за β-алюмин – фазу оксида алюминия.
Структура
Безводный алюминат натрия, NaAlO2, содержит трехмерную структуру, образованную соединенными по вершинам тетраэдрами AlO4. Гидратированная форма NaAlO2·5/4H2O состоит из слоев тетраэдров AlO4, соединенных в кольца, при этом слои удерживаются вместе ионами натрия и молекулами воды, образующими водородные связи с атомами кислорода в тетраэдрах AlO4.
Производство
Алюминат натрия получают путем растворения гидроксида алюминия (Al(OH)3) в растворе каустической соды (NaOH). Гидроксид алюминия (гиббсит) может быть растворен в 20–25% водном растворе NaOH при температуре, близкой к точке кипения. Использование более концентрированных растворов NaOH приводит к образованию полутвердого продукта. Процесс необходимо проводить в парообогреваемых сосудах из никеля или стали, а гидроксид алюминия следует кипятить с использованием приблизительно 50% водного раствора каустической соды до образования пульпы. Полученную смесь необходимо вылить в резервуар и охладить, после чего образуется твердая масса, содержащая около 70% NaAlO2. После измельчения этот продукт обезвоживают во вращающейся печи. В результате получается продукт, содержащий 90% NaAlO2 и 1% воды, а также 1% свободного NaOH.
Применение
В водоочистке он используется как дополнение к системам умягчения воды, в качестве вспомогательного коагулянта для улучшения флокуляции, а также для удаления растворенной кремниевой кислоты и фосфатов. В строительной технологии алюминат натрия применяется для ускорения схватывания бетона, особенно при работах в условиях мороза. Алюминат натрия также используется в бумажной промышленности, для производства огнеупорного кирпича, производства оксида алюминия и тому подобное. Растворы алюмината натрия служат промежуточными продуктами в производстве цеолитов.