关于硫酸,你知多少

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硫酸简史

硫酸,一种常见的工业制品,有着无色无味油一般的外观,与之对应的是有毒有害火一样的特性。对于大部分普通人来说,对硫酸最熟悉的场景来源于教科书上花样纷杂的化学实验,除此之外和硫酸有关的消息便往往不那么让人心旷神怡,久而久之对硫酸便“望而生畏”起来。

硫酸,“水一样的火”

其实硫酸工业发展至今已有了多年的历史。早期的硫酸生产采用硝化法,按主体设备的演变又有铅室法和塔式法之分。19世纪后期,接触法获得工业应用并进行了大力的推广,目前已成为生产硫酸的主要方法。包括江铜贵冶在内的诸多海内外硫酸生产厂家,都是这一生产方法的忠实拥趸,并且随着工业条件的不断推移,在持续地精进硫酸的生产设备和工艺。

江铜贵冶硫酸工艺净化工序

在古代中国,稀硫酸被称为“绿矾油”。公元~年(唐高宗时),炼丹家孤刚子在其所著《黄帝九鼎神丹经诀》卷九中就记载着“炼石胆取精华法”,即通过干馏石胆(胆矾)而获得硫酸。这大概是我国最早关于“制备硫酸”的书面记载。

现代意义上的“硫酸”被发现于公元8世纪,阿拉伯炼丹家贾比尔通过干馏硫酸亚铁晶体得到硫酸。一些早期对化学有研究的人,如拉齐、贾比尔等,还写了有关硫酸及与其相关的矿物质的分类名单;其他一些人,如伊本·西拿医师,则较为重视硫酸的种类以及它们在医学上的价值。可以看出早期的科学家们,对于硫酸这种“油乎乎”的玩意,还是更倾向于将其转化为民生物资的。

伊本·西拿,“世界医学之父”

在15世纪后半叶,B.瓦伦丁在其著作中,先后提到将绿矾与砂共热,以及将硫磺与硝石混合物焚燃的两种制取硫酸的方法。约年,英国人J.沃德首先使用玻璃器皿从事硫酸生产,彼时器皿的容积达L。在器皿中间歇地焚燃硫磺和硝石的混合物,产生的二氧化硫和氮氧化物与氧、水反应生成硫酸,此即硝化法制硫酸的先导。

年前后,首次出现在铅室之外设置燃烧炉焚燃硫磺和硝石,使铅室法实现了连续作业。年,著名的法国科学家J.-L.盖-吕萨克建议在铅室之后设置吸硝塔,用铅室产品(65%H2SO4)吸收废气中的氮氧化物。年,英国人J.格洛弗又在铅室之前增设脱硝塔,成功地从含硝硫酸中充分脱除氮氧化物,并使出塔的产品浓度达76%H2SO4。这两项发明的结合,实现了氮氧化物的循环利用,使铅室法工艺得以基本完善。

而到了18世纪后期,纺织工业取得重大的技术进步,硫酸被用于亚麻织品的漂白、棉织品的酸化和毛织品的染色。随着工业革命的浪潮,另一种工业制品纯碱浮上台面。由于用处广、用量大的特性,高效制取纯碱便成为了当时的科研核心,这之中诞生了一种被称为“吕布兰法”的制碱法广受好评并被火速推广。该方法其中一步需大量地用硫酸和食盐制取硫酸钠,一下子带动了硫酸的需求量。迅速增长的需求为初兴的硫酸工业开拓了发展的道路,也为之后硫酸生产的正规工业化奠定了基础。

吕布兰和他的纯碱制备法

随着时间进入20世纪,科技开始迅猛抬头脚步不息,越来越多的产品生产开始需求硫酸的参与,“广泛全能”的硫酸在工业领域的地位也越来越得到凸显,关于硫酸生产的正规工业化也提上了日程。在19世纪后期得到大力推广的接触法,此时也得到了科研倾斜,不同国家的科研与操作人员通过不断地尝试与钻研,逐渐摸索出了一套“产气——净化——转化——吸收”的完整接触法制备硫酸的规程,这一规程如今已经成为了行业内的标准,并在世界各地的硫酸生产厂内得以实现和延续。

现如今21世纪科技飞速发展的今天,硫酸的用途已经十分广泛,不仅在原本的工业领域大展拳脚,同时向前多迈出了一步跻身其余的民生行业之中:化纤、肥料、电池、染料、炸药、日用品,乃至食品,都离不开硫酸的贡献——在时代演变的情况下,硫酸已经“无处不在、随处可见”了。相信随着科技的进步,大众对硫酸的认知将不再刻板地停留在书本上的内容;而这个“黏糊糊,油腻腻”的液体,将更好地完成它的使命,为人类社会贡献属于它自己的一份力!

你知道吗?这些都是用硫酸做出来的!

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