呂布蘭法
| 呂布蘭法 |
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中文名稱；呂布蘭法 作用；製造純鹼 發明人；呂布蘭 製造時間；1789年 |
呂布蘭法是一種製造純鹼的方法。1783年，法國科學院以1200法郎高額獎金懸賞徵求製造純鹼的方法。1789年，法國奧爾良地區封建主公爵的侍從醫生呂布蘭（N．Leblanc,1742—1806）成功地創造了一種制鹼的方法，1791年獲得專利，建立起日產250~300 kg的鹼廠。呂布蘭制鹼法所用的原料除食鹽外，還有硫酸、木炭和石灰石。[1]
目錄
重要意義
純鹼，又名蘇打（soda），化學成分是含有一定量結晶水的碳酸鈉，在自然界中廣泛存在，分布於世界各地。它們大都蘊藏在地表鹼湖和露出地表的礦床中，如非洲埃及開羅附近的鹼旱谷、美國懷俄明州西南部的天然鹼礦床，歐洲匈牙利的鹼湖，都是聞名的純鹼產地。我國內蒙古的鄂托克旗鹼湖群也很有名，在那些地方全年下不了幾場雨，一到秋天整日整夜颳大風，冬天寒冷季節來臨後，湖水中所含的鹼都結成了冰，上面鋪蓋了一層鹼霜。人們把它刮取下來，就近進行一些粗加工，製成塊狀，運集到張家口和古北口，然後運往全國各地。這就是曾經聞名全國的「口鹼」。
許多植物體內含有碳酸鉀和碳酸鈉，當它們腐爛或被燒成灰燼後，其中含有一定量的碳酸鈉，其質量分數高達30%。400多年前我國明朝醫學家李時珍的《本草綱目》中就寫到：「采蒿蓼之屬，曬乾，燒灰，以原水淋汁。」這裡蒿和蓼都是草名。
最早方法
歐洲人也知道從淋過海草灰的汁液中提取鹼。可是，隨着18世紀中期工業革命從英國開始後，紡織、印染、造紙、制皂和玻璃等工業需求的鹼量劇增，單靠從天然鹼和植物灰中提取的鹼明顯不足，這就需要人工製造。
化學家們根據分析，認識到食鹽和純鹼中含有共同的成分組成後，就開始着手將食鹽轉變成純鹼的嘗試。這從18世紀前半葉就開始了，但是都未獲得成功。
製作原理
生產主要分3步：
第一步利用硫酸將食鹽轉變為硫酸鈉：
2NaCl + H2SO4（濃）===Na2SO4 + 2HCl↑
第二步將硫酸鈉與木炭、石灰石在爐中共熱。爐中硫酸鈉與木炭作用後生成硫化鈉和一氧化碳：
Na2SO4 + 4C==高溫==Na2S + 4CO↑
接着硫化鈉與石灰石進行反應，生成碳酸鈉和硫化鈣：
Na2S + CaCO3==高溫==Na2CO3 + CaS
由於產物中混有未反應的黑炭，因此產物成黑色灰狀物，稱為黑灰。黑灰中含40%~45%的碳酸鈉。
第三步將黑灰用水浸取，溶液經濃縮後碳酸鈉結晶析出。硫化鈣不易溶於水，沉澱成渣子被棄掉。
1823年英國政府宣布食鹽免稅，促進了英國以食鹽為原料的化學工業的發展。企業家馬斯普拉特（J．Muspratt，1793—1886）抓住這一時機，將呂布蘭法傳到英國，先後在利物浦、牛頓、佛來明頓等地建廠，到1886年，英國已用呂布蘭法製取百萬噸純鹼。
呂布蘭法革新
呂布蘭法的副產品氯化氫最初排入大氣。英國議會通過管理條例，迫使生產者必須回收它。1836年肥皂製造商科塞（W．Gossage，1799—1877）創造用焦炭填充的洗滌塔。在塔內使從塔底上升的氯化氫氣體被下降的水吸收，製得鹽酸。1866年生產工作者迪肯（H．Deacon，1822—1876）和胡爾特（F．Hurter，1844—1896）將此氯化氫氣體與預熱的空氣混合通過銅和錳的氧化物，生成氯氣：
4HCl + O2===2H2O + 2Cl2
然後將氯氣通入石灰水中，得到漂白液：
2Cl2 + 2Ca(OH)2===Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O
工業化學家錢斯（A．M．Chance，1844—1917）將含有二氧化碳的煙道氣通入生產廢料中，使廢料硫化鈣轉變成硫化氫，然後用氧氣氧化成硫磺：
CaS + CO2 + H2O===CaCO3↓+ H2S
2H2S + O2===2S↓+ 2H2O