无水硫酸钠的制备方法有哪些？ ¹

无水硫酸钠是一种重要的化学试剂，在许多实验和工业领域都有广泛应用。本文将介绍无水硫酸钠的几种常见制备方法。

简介：无水硫酸钠又名元明粉，广泛用于生产硫化钠、水玻璃和群青等．还可用于制造玻璃、造纸、洗涤剂、肥皂、染料、合成纤维、制革、医药和陶瓷等行业，是一种重要的化工原料。硫化钠的工业生产方法主要有：煤粉还原芒硝法、气体还原法、硫酸钡副产硫化钠法和烧碱吸收硫化氢气体制备硫化钠。硫酸钡副产硫化钠法和烧碱吸收硫化氢气体两种方法生产原料来源受限，工艺推广很少。气体还原法因生产工艺复杂，生产成本高，工艺推广也受到限制。煤粉还原芒硝法，具有工艺设备简单、易操作控制、对原辅材料要求较低、生产成本低等优势，在国内该法硫化钠的产量约占总产量的95％以上。

制备：

1.酸渣制备无水硫酸钠

采用炼油厂酸渣经水稀释后,添加含钠化合物进行中和反应,制备无水Na₂SO₄。最佳工艺条件为:将酸渣用水稀释20倍,按n(Na₂CO₃):n(SO₄^2-)=1.10或n(NaOH): :n(SO₄^2-)=1.20的比例加入Na₂CO₃溶液或NaOH溶液,油水分离去除油相后蒸发、干燥,在650℃下灼烧后溶解、过滤、蒸发、结晶,得到Na₂SO₄产品。NaCO₃法可将酸渣中约78%的SO₄^2-转化到产品Na₂SO₄中;NaOH法可将酸渣中约66%的SO₄^2-转化到产品Na₂SO₄中。

2. 风淬法制备无水硫化钠

专利CN 114436222 A公开了一步风淬法生产无水硫化钠的方法，按重量份数计，将25-35份粒径为1-3mm的高碳低灰分煤、100份粒径≤2mm的芒硝干燥后搅拌均匀；待电弧炉炉温升高至1080-1180℃时，加入高碳低灰分煤与芒硝混合物，反应20-40min，得到硫化钠熔体；将所制备的硫化钠虹吸排出，为防止氧化，以0.3-0.8MPa压力的氮气进行风淬，得到颗粒状无水硫化钠。相对于传统工艺，采用本发明所述的方法，在技术和装备上均具有优势。缩短了工艺流程，可直接得到无水硫化钠产品，避免了现有硫化钠生产后续的溶浸、沉降、分离、蒸发等一系列工序，节约能源；在整个生产过程中无废水、废渣排放，符合环保要求；所得产品硫化钠纯度为95.99-98.01%。

3. 真空蒸发结晶法制备无水硫酸钠

用 DTB型结晶器从工业粗制芒硝中制取无水硫酸钠。当T＜32．4 ℃时，硫酸钠在水溶液中的溶解度随着温度的升高而迅速增大，与饱和溶液呈平衡的固体是10水硫酸钠；而当32．4 ℃ ＜T＜233 ℃时，硫酸钠在水溶液中的溶解度随温度的变化很小，与饱和溶液呈平衡的固体是斜方型无水晶体硫酸钠．因此，当T＞32．4 ℃ ，硫酸钠溶液达到饱和时，就会有无水硫酸钠开始析出。这就决定了从粗制芒硝中制取无水硫酸钠时必须采用蒸发结晶法。真空结晶法能结晶出较大颗粒的无水硫酸钠。最佳工艺条件为：结晶温度70 ℃ ，真空度 0．04 MPa，搅拌速度80 r／min，有表面活性剂，反应时间8 h，进料浓度1 ．5 mol／L。DTB型结晶器可通过控制回流量来调节粒度和纯度，操作起来十分方便。

4. 天然芒硝重结晶法制备无水硫酸钠

专利CN 110921684 A提供了一种化学试剂无水硫酸钠的生产方法。将盐湖大田中自然冷冻结晶的芒硝（十水硫酸钠），用去离子水溶解，得到接近饱和的清硝液，加纯碱、烧碱除去钙、镁杂离子，沉降澄清后使清硝液中钙离子浓度≤0.20g/L，镁离子浓度≤0.15g/L，用精度0.1-0.6um微孔膜过滤器进行过滤，加硫酸调清硝液PH=3-6，进蒸发器蒸发浓缩，控制母液中钙离子浓度≤0.55g/L，离心分离、固体干燥得化学试剂无水硫酸钠。该发明生产的化学试剂无水硫酸钠由于采用天然芒硝（十水硫酸钠）重结晶制得，所生产的化学试剂无水硫酸钠是纯天然的，具有工艺过程简捷、溶解性好、纯度高、产品质量稳定、成本低、投资小等优点。

参考文献：

[1]聂丽君,史博,黄梅.酸渣制备无水硫酸钠[J].化工环保,2009,29(05):446-448.

[2]韩梅.无水硫酸钠生产工艺的研究[J].海湖盐与化工,2001(03):15-16.DOI:10.16570/j.cnki.issn1673-6850.2001.03.005.

[3]李淑萍,刘有智.用真空蒸发结晶法制取无水硫酸钠[J].华北工学院学报,2001(01):57-60.

[4] 金川集团股份有限公司,中卫联合新澧化工有限公司. 一步风淬法生产无水硫酸钠的方法:CN202210268886.2[P]. 2022-05-06.

[5] 南风化工集团股份有限公司. 一种化学试剂无水硫酸钠的生产方法:CN201811090835.5[P]. 2020-03-27.