碳酸鉀用途與合成方法概述碳酸鉀(化學(xué)式:K2CO3,英文Potassiumcarbonate)又稱鉀堿,外觀為無色結(jié)晶或白色顆粒，極易溶于水，其溶液呈強(qiáng)堿性。冷卻其飽和的水溶液，有玻璃狀單斜晶體水合物2K2CO3·3H2O結(jié)晶分出，密度2.043，在100℃時即失去結(jié)晶水。不溶于乙醇、丙酮和乙醚。吸濕性強(qiáng)，暴露在空氣中能吸收二氧化碳和水分，轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓釟溻??？捎蓺溲趸浥c二氧化碳反應(yīng)得到。也可以用氯化鉀與碳酸鎂，水、二氧化碳在壓力下共熱，或桐籽灰和草木灰經(jīng)浸漬而得。主要用于合成氣脫碳、電子管、玻璃、搪瓷、印染、電焊條、膠片顯影、無機(jī)鹽和顯象管玻殼的原料，不純的碳酸鉀俗名草堿、桐堿或珠灰，早期的鉀肥品種之一。參考質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項目優(yōu)等品一等品合格品Ⅱ型碳酸鉀(K2CO3)含量≥99.0%98.5%96.0%99.0%氯化物(以KCl計)含量≤0.01%0.10%0.20%0.03%硫化合物(以K2SO4計)含量≤0.01%0.10%0.15%0.04%鐵(Fe)含量≤0.001%0.003%0.010%0.001%水不溶物含量≤0.02%0.05%0.10%0.04%燃燒失量≤0.60%1.00%1.00%0.80%含量分析在一帶塞的已稱重稱量瓶中，精確稱取按“干燥失重”測定法獲得的干燥試樣1g，溶于50ml水中。加甲基紅試液(TS-149)2滴后，在不斷攪拌下用1mol/L鹽酸緩慢滴定至溶液變?yōu)闇\粉紅色。加熱此溶液至沸后冷卻，繼續(xù)滴定至沸騰后淺粉紅色不再消失為止。每Ml1mol/L鹽酸相當(dāng)于碳酸鉀(K2CO3)69.10mg。碳酸鉀在水中溶解度不同溫度(℃)時每100克水中的溶解克數(shù):107g/0℃;109g/10℃;111g/20℃;114g/30℃;117g/40℃;126g/60℃;139g/80℃;156g/100℃。毒性ADI不作特殊規(guī)定(FAO/WHO，2001)。LD5018.70mg/kg(大鼠，經(jīng)口)。GRAS(FDA，§184．1619，2000)。使用限量GB2760—2001：面食制品，飲料、加工助劑，以GMP為限。FAO/WHO(1984)：低倍濃縮奶、甜煉乳、稀奶油(單用2g/kg，與其他穩(wěn)定劑合用量3g/kg，以無水物計)；奶粉、稀奶油粉5g/kg(以無水物計)；果醬和果凍、橘皮果凍(使Ph值保持2.8～3.5)；嬰兒配制食品(按GMP)；巧克力50g/kg(由可可豆、可可豆肉、可可液塊、可可油餅等帶入部分)；可可粉和含糖可可粉、可可豆肉、可可液塊和可可油餅5g/kg(以無脂可可和K2CO3計，用于制造可可和巧克力制品)。食品添加劑允許使用量允許殘留量標(biāo)準(zhǔn)▼▲添加劑中文名稱允許使用該種添加劑的食品中文名稱添加劑功能允許使用量（g/kg）允許殘留量（g/kg）碳酸鉀食品食品工業(yè)用加工助劑/一般應(yīng)在制成最后成品之前出去，有規(guī)定食品中殘留量的除外碳酸鉀食品酸度調(diào)節(jié)劑按生產(chǎn)需要適量使用（有特別規(guī)定的除外）碳酸鉀嬰兒配方食品、較大嬰兒和幼兒配方食品酸度調(diào)節(jié)劑按生產(chǎn)需要適量使用碳酸鉀小麥粉制品酸度調(diào)節(jié)劑按生產(chǎn)需要適量使用四種生產(chǎn)方法草木灰法是最古老的方法，即從各種植物殼（如棉籽殼、茶子殼、桐子殼、葵花子殼）燒成的草木灰中提取。草木灰中含有碳酸鉀、硫酸鉀、氯化鉀等可溶性鹽，用浸取、蒸發(fā)、結(jié)晶的方法可加以分離。此法由于產(chǎn)品質(zhì)量低、不經(jīng)濟(jì)，且受原料來源限制而很少采用。呂布蘭法是將硫酸鉀與煤粉、石灰混合，還原焙燒，得黑灰（含碳酸鉀、硫化鈣等燒成物），經(jīng)浸取、過濾、蒸發(fā)、碳化，得碳酸氫鉀，再經(jīng)過濾、煅燒得產(chǎn)品。此法由于工藝流程長等原因已被其他方法所取代。電解法是將氯化鉀電解后得到的氫氧化鉀溶液，在碳化塔中以二氧化碳碳化。經(jīng)多效蒸發(fā)器蒸發(fā)、過濾得碳酸氫鉀，再經(jīng)煅燒制得產(chǎn)品。此法因原料易得、鉀利用率高、無三廢產(chǎn)生而得到廣泛應(yīng)用，但耗電較多。離子交換法是用陽離子交換樹脂與氯化鉀交換。再用碳酸氫銨洗脫成碳酸氫鉀稀溶液，經(jīng)多效蒸發(fā)、碳化、結(jié)晶、分離、煅燒得產(chǎn)品。此法產(chǎn)品質(zhì)量好，工藝流程短、適用于小規(guī)模生產(chǎn)?；瘜W(xué)性質(zhì)單斜晶系，白色粉末狀或細(xì)顆粒狀結(jié)晶。易溶于水，不溶于乙醇和醚。用途用于玻璃、印染、制皂、搪瓷、制備鉀鹽、制藥等，用作氣體吸附劑、干粉滅火劑、橡膠防老劑等用途用于已曝光的感光材料的沖洗加工。用途主要用于電子工業(yè)顯像管玻殼的制造、化肥生產(chǎn)脫碳、鉀鹽制造用途用作分析試劑、助熔劑，也用于各種鉀鹽的制備用途用于分析試劑、基準(zhǔn)試劑及熔融硅酸鹽和不溶性硫酸鹽的助熔劑用途用作食品添加劑用途可用于食品中作膨松劑；還可用于用于玻璃、印染、肥皂、搪瓷、制備鉀鹽、合成氨脫羰，也用于彩色電視機(jī)工業(yè)。用途用于玻璃、印染、肥皂、搪瓷、制備鉀鹽、合成氨脫羰，也用于彩色電視機(jī)工業(yè),主要用于食品中作膨松劑用途分析試劑。高純分析。發(fā)射光譜分析。硅酸鹽和不溶性硫酸鹽的助熔劑。有機(jī)液體的吸水劑。電鍍?；省Ｕ障嘤?。用途作堿性劑和面團(tuán)改良劑，且可抑制面條發(fā)酸，可用于面制食品，按生產(chǎn)需要適量使用。用途用于生產(chǎn)光學(xué)玻璃，可提高玻璃透明度、強(qiáng)度和折光系數(shù)。也用于生產(chǎn)電焊條，可防止焊接時的斷弧現(xiàn)象。用于生產(chǎn)還原染料及其印染及冰染的拔白。用作清除硫化氫及二氧化碳的吸附劑。與純堿相混合可作干粉滅火劑。也可用作丙酮、酒精生產(chǎn)的輔助原料和橡膠生產(chǎn)中的防老劑。水溶液可用于棉布的煮煉、羊毛的脫脂。此外，還用于油墨、照像藥品、聚酯、藥、電鍍、制革、陶瓷、建材、水晶、鉀肥皂及醫(yī)藥的生產(chǎn)。重質(zhì)碳酸鉀主要用作顯像管玻殼原料，廣泛用于玻璃和特殊玻璃原料，用于大化肥脫碳。生產(chǎn)方法離子交換法將氯化鉀配成250g/L溶液，加入少量碳酸鉀以除去鈣、鎂離子。碳酸氫銨也用水配成200g/L溶液。將氯化鉀溶液逆流通入離子交換柱，使鈉型樹脂R-Na變成鉀型R-K，用軟水洗掉樹脂間隙中殘留的氯離子，洗凈后，將碳酸氫銨溶液順流通過樹脂交換柱，使樹脂變?yōu)殇@型R-NH4，得到碳酸氫鉀和碳酸氫銨的混合稀溶液，經(jīng)一次蒸發(fā)，使碳酸氫銨分解，再經(jīng)二次蒸發(fā)使碳酸氫鉀大部分分解為碳酸鉀，冷卻析出的氯化鉀結(jié)晶過濾除去，然后三次蒸發(fā)至54°Bé過濾除去鉀鈉復(fù)鹽。溶液經(jīng)碳化，使碳酸鉀成為碳酸氫鉀，再經(jīng)結(jié)晶、分離、水洗、煅燒，制得成品。其R-Na+KCl→R-K+NaClR-K+NH4HCO3→R-NH4+KHCO32KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O電解法將氯化鉀溶解，濃度達(dá)270～300g/L，加適量碳酸鉀及氫氧化鉀除去其中的鈣、鎂離子，溶液澄清后，用鹽酸調(diào)至Ph8～10，在槽電壓為2.8～3.5V、槽溫60～70℃下電解得濃度為10%～15%的氫氧化鉀溶液，蒸發(fā)濃縮至氫氧化鉀濃度為50%時，冷卻至30～35℃，析出的氯化鉀回收再用。濃堿液稀釋至44%左右，進(jìn)行預(yù)碳化，當(dāng)氫氧化鉀達(dá)30g/L以下時，過濾除去氫氧化鎂沉淀，再經(jīng)濃縮除鈉后，進(jìn)行碳化，得粗碳酸鉀，繼續(xù)碳化得碳酸氫鉀結(jié)晶，結(jié)晶經(jīng)水洗、離心分離、煅燒，制得精制碳酸鉀成品。其2KCl+2H2O[電解]→2KOH+Cl2↑+H2↑2KOH+CO2→K2CO3+H2OK2CO3+CO2+H2O→2KHCO32KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O草木灰法主要利用各種植物殼，如桐子殼、棉子殼、茶子殼和葵花子殼等，燒制成草木灰，草木灰是碳酸鉀、硫酸鉀、氯化鉀的混合物。用浸取、蒸發(fā)和結(jié)晶的方法，分別加以分離。凈化方法有許多種，或加碳酸鎂除磷，或通入二氧化碳預(yù)碳化除雜．或加石灰乳除磷、鋁、硅等。需經(jīng)二次蒸發(fā)、冷卻、分離，再經(jīng)干燥制得碳酸鉀成品。因受原料來源的限制，此法不宜大規(guī)模生產(chǎn)，已被淘汰。路布蘭法將硫酸鉀、煤粉、石灰石按一定配比混合，加水?dāng)嚢?。其中氯化鉀控制?%～8%，鈉鹽控制在8%～10%，然后在900～1000℃溫度下進(jìn)行焙燒得黑灰。將黑灰粉碎，用熱水浸取，浸液蒸發(fā)使部分未轉(zhuǎn)化的硫酸鉀析出，經(jīng)分離后清液送碳化塔預(yù)碳化。碳化液加高錳酸鉀使鋁、硅、鐵等雜質(zhì)沉淀，濾液蒸發(fā)至碳酸鉀、鈉復(fù)鹽及雜質(zhì)沉淀析出，清液經(jīng)二次碳化得粗制碳酸鉀結(jié)晶，再經(jīng)過濾、水洗，然后于500～600℃下在煅燒爐中進(jìn)行煅燒成碳酸鉀成品。其K2SO4+2C+CaCO3→K2CO3+CaS+2CO2↑K2CO3+CO2+H2O→2KHCO32KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O生產(chǎn)方法1離子交換法精制氯化鉀溶液(250g/L)經(jīng)陽離子樹脂(732)柱吸附，并用蒸餾水洗滌至無氯離子流出為止。然后用200g/L的碳酸氫銨洗脫至流出液中鉀離子低于2g/L為止。加熱洗脫液至150℃，再將溶液濃縮至相對密度1.593左右，然后通入CO2氣體進(jìn)行碳化，析出碳酸氫鉀結(jié)晶，離心分離后用400℃左右熱風(fēng)使碳酸氫鉀分解為碳酸鉀。KCl+NH4HCO3→KHCO3+NH4Cl2KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O↑2電解法氯化鉀溶于水(280g/L)，然后于精制槽中加入適量的碳酸鉀和氫氧化鉀，以除去Ca2+、Mg2+，澄清后用鹽酸調(diào)Ph值至8～10，送隔膜電解槽電解。槽電壓2.8～3.5V，槽溫60~70℃。電解液中KOH含量10%～15%，蒸發(fā)濃縮至50%，冷卻至30~50℃析出KCL分離了氯化鉀后的溶液，進(jìn)行預(yù)碳化，當(dāng)KOH濃度低于30g/L時，過濾除去Fe(OH)3沉淀。然后繼續(xù)濃縮至50%，進(jìn)行二次碳化，析出碳酸氫鉀。分離后于300℃下熱風(fēng)干燥(分解)得碳酸鉀。食品級碳酸鉀還需將上述工業(yè)品溶于水，加入還原劑除去重金屬和砷。再經(jīng)濃縮、結(jié)晶、離心、干燥、粉碎，得食品級碳酸鉀。2KCl+2H2O→2KOH+Cl2↑+H2↑KOH+CO2→KHCO32KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O↑3草木灰法利用各種植物果殼(如棉子殼、茶子殼、葵花子殼等)，煅燒制成草木灰，其主要成分有碳酸鉀、硫酸鉀和氯化鉀。先用溫水溶解浸提，浸提液中加入少量的石灰乳，經(jīng)過濾、澄清后蒸發(fā)濃縮至相對密度1.318，冷卻結(jié)晶、過濾以除去硫酸鉀。母液濃縮至相對密度1.526，冷卻結(jié)晶、過濾以除去氯化鉀。母液濃縮至剛有晶體析出，冷卻結(jié)晶、過濾得碳酸鉀。也可再將其用水剛好全部溶解，通入CO2氣體，使全部碳酸鉀轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓釟溻浘w析出，碳酸氫鉀經(jīng)煅燒得碳酸鉀。2KHCO3→K2CO3+CO2↑+H2O↑生產(chǎn)方法重結(jié)晶法將工業(yè)級碳酸鉀溶于蒸餾水中，進(jìn)行溶液提純，過濾除去雜質(zhì)，把濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，離心分離，干燥，制得無水碳酸鉀成品。