У попередніх статтях ми розповідали про можливості апаратів вихрового шару щодо подрібнення, змішування та активації різних речовин. Проте апарат також може використовуватися для проведення та прискорення хімічних реакцій. Одна з таких реакцій – це відновлення бісульфіту натрію під час виробництва ронгаліту.

Що таке ронгаліт і де його використовують

Ронгаліт – це хімічна речовина, натрієва сіль ронгалітової кислоти, якої не існує у вільному вигляді. У звичайних умовах ронгаліт перебуває в кристалічному стані, має білий колір і добре розчиняється у воді. Однак він не розчиняється в бензолі, ефірі та етанолі. Специфіка промислового застосування ронгаліту обумовлена його хорошими відновлювальними властивостями.

Таким чином, ронгаліт використовується:

• для відбілювання різних матеріалів, зокрема тканин;
• як відновлювальний реагент, наприклад, у складі косметичних засобів для видалення фарби з волосся;
• як антиоксидант у фармацевтичних препаратах;
• під час виробництва синтетичного каучуку.

Виробництво ронгаліту – базові технології

Відомо багато способів виробництва ронгаліту, і всі вони пов’язані з проведенням складних хімічних перетворень. Серед них:

• Взаємодія формальдегіду з цинком і діоксидом сірки у водному середовищі, після чого реакційну суміш обробляють цинком і їдким натром.
• Гідрування оксиметилсульфонату за наявності каталізатора (нікелю) при тиску 120 атмосфер і температурі 50 градусів Цельсія.
• Катодне відновлення цинкової солі оксиметилсульфінової кислоти з утворенням формальдегід-сульфоксилату цинку, який потім обробляється їдким натром.

Усі зазначені способи виробництва ронгаліту відрізняються тривалістю процесу і невисоким виходом кінцевого продукту.

Більш перспективним виглядає виробництво ронгаліту відновленням бісульфіту натрію цинком за наявності формальдегіду. Після цього проводиться нейтралізація, фільтрація, випарювання і кристалізація. Вихід готового продукту за такою технологією може досягати 80-90%. А прискорити процес можна, якщо використовувати в якості реактора апарат вихрового шару.

Апарат вихрового шару як хімічний реактор

Основою роботи апарата вихрового шару є обертове електромагнітне поле, яке створюється обмоткою індуктора. Якщо в це поле помістити робочу камеру з немагнітного матеріалу, а саму камеру наповнити голкоподібними феромагнітними частинками, то частинки починають рухатися по складних траєкторіях. Цьому сприяють постійні зіткнення частинок одна з одною, зі стінками робочої камери та з оброблюваною речовиною. При цьому у робочій камері виникають фізичні та хімічні процеси, здатні прискорювати хімічні реакції (магнітострикція феромагнітних частинок, електроліз, акустичні коливання, інтенсивне перемішування тощо). Їх сукупний вплив призводить до того, що хімічні реакції, які зазвичай тривають десятки хвилин і годин, проходять набагато швидше – за секунди або десятки секунд.

Наприклад, перший етап отримання ронгаліту передбачає завантаження в реактор води і цинкової пудри. Для отримання цинкової пульпи рекомендується перемішування протягом п’ятнадцяти хвилин. В апараті вихрового шару однорідну цинкову пульпу можна отримати всього за кілька секунд. Також набагато швидше проходить реакція відновлення бісульфіту натрію, який додається в реактор після отримання цинкової пульпи.

Таким чином, використання апаратів вихрового шару як хімічних реакторів дозволяє прискорювати процеси виробництва ронгаліту. Сам апарат при цьому має компактні розміри, може використовуватися в лабораторних умовах і споживає небагато енергії (не більше 45-10 кВт залежно від моделі).