水玻璃-硅酸钠-可溶性玻璃-泡花碱
水玻璃,也称为硅酸钠或可溶性玻璃,是一种含有氧化钠(Na 2 O)和形成玻璃状固体的二氧化硅(二氧化硅,SiO 2),具有非常有用的溶于水的特性。水玻璃被出售的固体块状物或粉末或作为澄清的糖浆状液体。它被用作许多工业产品中钠的便捷来源,洗衣粉中的助洗剂,粘合剂和粘合剂,水处理厂中的絮凝剂以及许多其他应用。
硅酸钠
泡花碱晶体放大200倍。
Comstock图片/ Thinkstock
图2:硅酸钠玻璃中离子的不规则排列。
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工业玻璃:硅酸钠玻璃
本文的引言提到了WH Zachariasen对玻璃的经典定义,即玻璃是形成原子的三维网络。
自19世纪以来就开始制造水玻璃,从那时起,制造“苏打水硅酸盐”的基本原理就没有改变。通常通过在约1,000至1,400°C(约1,800至2,500°F)的温度下的炉子中烘烤各种量的苏打粉(碳酸钠,Na 2 CO 3)和硅砂(一种普遍存在的SiO 2)来生产。 ),该过程会释放出二氧化碳(CO 2)并产生泡花碱(Na 2 SiO 3;通常由其两种成分 Na 2 O和SiO 2表示):
Na2 CO 3 + SiO 2 →Na 2 O∙SiO 2 + CO 2
这种烘烤会产生熔融的玻璃状块状碎玻璃,可将其冷却并以这种形式出售,也可磨碎并以粉末形式出售。块状或地下水玻璃又可以送入加压反应器中以溶解在热水中。将溶液冷却至粘稠液体,然后在大小不等的容器中出售,容器的大小从小罐到大桶或罐。
也可以通过将硅砂在压力下溶解在加热的苛性钠水溶液(氢氧化钠,NaOH)中直接制备泡花碱液体:
2NaOH + SiO 2 →Na 2 O∙SiO 2 + H 2 O
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在任一生产路线中,SiO 2与Na 2 O的比例越高,并且两种成分的浓度越高,则越多粘性溶液。粘度是硅酸盐聚合物形成的产物,硅(Si)和氧(O)原子通过共价键连接成大的带负电荷的链或环结构,该结构包含带正电荷的钠离子和水分子。可以将高粘度溶液喷雾干燥,以形成玻璃状的水合泡花碱珠。珠子可以像碎碎玻璃一样包装出售给商业用户,但它们比无水形式的水玻璃更易溶解。
这些特性使水合泡花碱非常适合用于其最常见的消费产品之一:洗衣粉和洗碗机 洗涤剂。溶解的水玻璃适度至高度碱性,在洗涤剂中,此特性有助于去除油脂,中和酸以及淀粉和蛋白质的分解。相同的性质使该化合物可用于废纸的脱墨和纸浆的漂白。
少量的溶解水玻璃用于处理市政供水以及废水,它吸收金属离子并帮助形成称为絮凝物的疏松团块,这些团块可以过滤掉不需要的悬浮物。
液态泡花碱(即水玻璃)在酸性条件下反应形成硬玻璃状凝胶。该性能使其可用作水泥产品(如混凝土和砂轮)中的粘合剂。它也是玻璃或瓷器的优良粘合剂。
溶解水玻璃的传统用途是作为防腐剂 鸡蛋。新鲜鸡蛋在凉爽条件下在粘性硅酸盐溶液中储存可保存数月。
硅酸钠的配方很多,具体取决于Na 2 O和SiO 2的含量。另外,还有其他硅酸盐玻璃,其中钠被另一种碱金属例如钾或锂代替。有些玻璃比其他玻璃更适合特定的应用,但它们都具有玻璃状固体的相同属性,该固体溶于水形成碱性溶液。