碳酸钾

碳酸钾
               碳酸钾
  碳酸钾(化学式:K2CO3),一种无机化合物。又称钾碱(potash)。不纯者俗称草碱、桐碱或珠灰。呈无色结晶或白色颗粒状,密度2.428g/cm3(19℃)。熔点891℃。热稳定性高,加热至1000℃也不分解。易潮解。易溶于水。不溶于乙醚乙醇。有很强的吸湿性,易结块,长期与空气接触,易吸收二氧化碳而成碳酸氢钾。其水合物有一水盐、二水盐和三水盐三种。将它的饱和水溶液冷却,析出玻璃状单斜晶体水合物2K2CO3·3H2O。100℃时即失去结晶水。将二氧化碳通入氢氧化钾溶液中即可制得。也可用氯化钾、碳酸镁、水、二氧化碳在加热加压下制得。还可用水浸渍桐籽灰或草木灰制取。用于光学玻璃、电焊条、电子管、电视显像管、染料、油墨、聚酯、炸药、电镀、制革、陶瓷、建材、水晶、钾肥皂及药物的生产。用作气体吸附剂,干粉灭火剂,橡胶防老剂。还用于脱除合成气中二氧化碳。也可用作含钾肥料。

基本信息

    CAS号:584-08-7
碳酸钾结构式
            碳酸钾结构式
  中文名称:碳酸钾
  英文名称:Potassium carbonate
  别名名称: 钾碱
  分子式:K2CO3
  分子量:138.21
  性状:单斜晶系,白色粉末状或细颗粒状结晶
  密度(g/mL,25/4℃):2.428
  熔点(℃):891
  溶解性:易溶于水,其水溶液呈碱性。不溶于乙醇和醚

性质与稳定性

  在空气中极易潮解,可用作干燥剂,并吸收CO2生成碳酸氢钾。易溶于水,其水溶液呈碱性。不溶于乙醇和醚。有很强的吸湿性,易结块,长期与空气接触,易吸收二氧化碳而成碳酸氢钾,其水合物有一水盐、二水盐、三水盐三种。与氯气作用生成氯化钾,与二氧化硫作用而成焦硫酸钾。600℃时与硫酸钡反应5 min,有22.5%的硫酸钾形成。如果用硫酸铅代替硫酸钡,有40.9%的硫酸钾形成。工作人员应做好防护,若不慎触及眼睛,应立即用大量流动清水冲洗。工作环境应具有良好的通风条件。易溶于水,在100g水中的溶解度为105.5g(0℃),156g(100℃)。

合成方法

  碳酸钾生产有草木灰法、路布兰法、电解法、离子交换法等。常用的是电解法和离子交换法。草木灰法是最古老的方法,即从各种植物壳(如棉籽壳、茶子壳、桐子壳、葵花子壳)烧成的草木灰中提取。草木灰中含有碳酸钾、硫酸钾、氯化钾等可溶性盐,用沉淀、过滤的方法可加以分离。此法由于产品质量低、不经济,且受原料来源限制而很少采用。吕布兰法是将硫酸钾与煤粉、石灰混合,还原焙烧,得黑灰(含碳酸钾、硫化钙等烧成物),经浸取、过滤、蒸发、碳化,得碳酸氢钾,再经过滤、煅烧得产品。此法由于工艺流程长等原因已被其他方法所取代。电解法是将氯化钾电解后得到的氢氧化钾溶液,在碳化塔中以二氧化碳碳化。经多效蒸发器蒸发、过滤得碳酸氢钾,再经煅烧制得产品。此法因原料易得、钾利用率高、无三废产生而得到广泛应用,但耗电较多。离子交换法是用阳离子交换树脂与氯化钾交换。再用碳酸氢铵洗脱成碳酸氢钾稀溶液,经多效蒸发、碳化、结晶、分离、煅烧得产品。此法产品质量好,工艺流程短、适用于小规模生产。

·离子交换法

  精制氯化钾溶液(250g/L)经阳离子树脂(732)柱吸附,并用蒸馏水洗涤至无氯离子流出为止。然后用200g/L的碳酸氢铵洗脱至流出液中钾离子低于2g/L为止。加热洗脱液至150℃,再将溶液浓缩至相对密度1.593左右,然后通入CO2气体进行碳化,析出碳酸氢钾结晶,离心分离后用400℃左右热风使碳酸氢钾分解为碳酸钾。反应方程式如下:
  

·电解法

  氯化钾溶于水(280g/L),然后于精制槽中加入适量的碳酸钾和氢氧化钾,以除去Ca2+、Mg2+,澄清后用盐酸调Ph值至8~10,送隔膜电解槽电解。槽电压2.8~3.5V,槽温60~70℃。电解液中KOH含量10%~15%,蒸发浓缩至50%,冷却至30~50℃析出KCL分离了氯化钾后的溶液,进行预碳化,当KOH浓度低于30g/L时,过滤除去Fe(OH)3沉淀。然后继续浓缩至50%,进行二次碳化,析出碳酸氢钾。分离后于300℃下热风干燥(分解)得碳酸钾。
  食品级碳酸钾还需将上述工业品溶于水,加入还原剂除去重金属和。再经浓缩、结晶、离心、干燥、粉碎,得食品级碳酸钾。反应方程式如下:
  

·草木灰法

  利用各种植物果壳(如棉子壳、茶子壳、葵花子壳等),煅烧制成草木灰,其主要成分有碳酸钾、硫酸钾和氯化钾。先用温水溶解浸提,浸提液中加入少量的石灰乳,经过滤、澄清后蒸发浓缩至相对密度1.318,冷却结晶、过滤以除去硫酸钾。母液浓缩至相对密度1.526,冷却结晶、过滤以除去氯化钾。母液浓缩至刚有晶体析出,冷却结晶、过滤得碳酸钾。也可再将其用水刚好全部溶解,通入CO2气体,使全部碳酸钾转变为碳酸氢钾晶体析出,碳酸氢钾经煅烧得碳酸钾。反应方程式如下:
  

·路布兰法

  将硫酸钾、煤粉、石灰石按一定配比混合,加水搅拌。其中氯化钾控制在6%~8%,钠盐控制在8%~10%,然后在900~1000℃温度下进行熔烧得黑灰。将黑灰粉碎,用热水浸取,浸液蒸发使部分未转化的硫酸钾析出,经分离后清液送碳化塔预碳化。碳化液加高锰酸钾使等杂质沉淀,滤液蒸发至碳酸钾、钠复盐入杂质沉淀析出,清液经二次碳化得粗制碳酸钾结晶,再经过滤、水洗,然后于500~600℃下在煅烧炉中进行煅烧成碳酸钾成品。其反应式如下:
  
  
  在工业碳酸钾中加入等量蒸馏水,搅拌,加热溶解后,加入少量活性炭,搅拌。根据原料中Ca2+离子的含量加入适量草酸钾 ( 生成草酸钙沉淀以除Ca2+离子) ,搅拌,加热至沸腾,趁热过滤,将所得的清亮滤液蒸发浓缩至表面出现结晶薄膜为止,停止加热,冷却结晶,结晶完全后离心甩干,得水合物碳酸钾,加热至105~110℃脱水干燥,即得无水碳酸钾。

应用领域

    1、用于生产光学玻璃,可提高玻璃透明度、强度和折光系数。也用于生产电焊条,可防止焊接时的断弧现象。用于生产还原染料及其印染及冰染的拔白。用作清除硫化氢及二氧化碳的吸附剂。与纯碱相混合可作干粉灭火剂。也可用作丙酮、酒精生产的辅助原料和橡胶生产中的防老剂。水溶液可用于棉布的煮炼、羊毛的脱脂。此外,还用于油墨、照像药品、聚酯、药、电镀、制革、陶瓷、建材、水晶、钾肥皂及医药的生产。重质碳酸钾主要用作显像管玻壳原料,广泛用于玻璃和特殊玻璃原料,用于大化肥脱碳。作碱性剂和面团改良剂,且可抑制面条发酸,可用于面制食品,按生产需要适量使用。在油田化学品中可作为压裂液pH调节剂。
  2、用于生产方便面、碳酸饮料中的添加剂,起到膨松和防腐的作用。也可用于食品添加剂山梨酸钾、磷酸二氢钾等产品的原料。

贮存方法

  1、贮存于阴凉、干燥、通风良好的库房。
  2、包装必须密封完整。防止受潮。应与酸类、潮湿物品等分开存放。