Natrium Sianida: Bahan yang sangat diperlukan daripada Sintesis Industri kepada Bahan Kimia Halus

Pengenalan

Natrium sianida , dengan formula kimia NaCN, ialah serbuk kristal putih. Ia sangat larut dalam air dan mempunyai bau badam pahit yang samar. Sebagai bahan mentah kimia asas yang penting, Natrium sianida memainkan peranan yang tidak tergantikan dalam pelbagai bidang perindustrian, terutamanya dalam sintesis perindustrian dan bahan kimia halus.

Harta Fizikal dan Kimia

Natrium sianida ialah sistem kristal padu. Ia sangat larut dalam air dan mudah terhidrolisis untuk menghasilkan hidrogen sianida, dengan larutan akueusnya menunjukkan kealkalian yang kuat. Takat leburnya ialah 563.7 °C, dan takat didihnya ialah 1496 °C. Ia mempunyai ketumpatan 1.595 g/cm³. Natrium sianida adalah sangat toksik, dan walaupun sedikit sentuhan melalui luka kulit, penyedutan, atau tertelan boleh menyebabkan kematian. Ketoksikan tinggi ini disebabkan terutamanya oleh ion sianida (CN⁻) di dalamnya, yang boleh bergabung dengan ion ferik dalam sel darah, menyebabkan sel darah kehilangan fungsi pembawa oksigennya, dan akhirnya membawa kepada kematian organisma yang cepat akibat hipoksia.

Kaedah Sintesis Industri

1. Proses Andrussow : Kaedah ini menggunakan gas asli, ammonia dan udara sebagai bahan mentah, dengan aloi platinum-rodium sebagai mangkin. Tindak balas berlaku pada suhu tinggi. Gas asli (terutamanya metana) bertindak balas dengan ammonia dan oksigen dengan kehadiran mangkin untuk menghasilkan hidrogen sianida, dan kemudian hidrogen sianida bertindak balas dengan larutan natrium hidroksida untuk mendapatkan Natrium Sianida . Tindak balas keseluruhan boleh dinyatakan secara ringkas sebagai: CH₄ + NH₃ + 1.5O₂ → HCN + 3H₂O, HCN + NaOH → NaCN + H₂O. Kaedah ini mempunyai kecekapan pengeluaran yang agak tinggi dan sesuai untuk pengeluaran perindustrian berskala besar. Walau bagaimanapun, ia memerlukan keadaan tindak balas yang tinggi dan kawalan ketat terhadap nisbah bahan mentah dan parameter tindak balas.

2. Kaedah Pirolisis Minyak Ringan : Ammonia cecair diwapkan dan kemudian dicampurkan dengan minyak ringan dalam pengadun dan dipanaskan terlebih dahulu. Gas campuran yang telah dipanaskan memasuki relau retak, di mana tindak balas retak berlaku pada suhu tinggi (kira-kira 1450 °C). Kok petroleum digunakan sebagai pembawa, dan nitrogen digunakan sebagai gas pelindung untuk mencegah pengoksidaan. Gas retak mengandungi hidrogen sianida. Selepas proses seperti penyingkiran ammonia, penyerapan air, rektifikasi, dan pemeluwapan, hidrogen sianida diperoleh, dan kemudian ia bertindak balas dengan larutan natrium hidroksida untuk mendapatkan natrium sianida cecair . Natrium sianida cecair boleh dipekatkan dan dikristalisasikan lagi untuk mendapatkan natrium sianida pepejal. Walaupun proses ini mempunyai teknologi matang, ia juga mempunyai masalah seperti penyahsulfuran yang sukar dan penyingkiran bendasing hidrogen sianida, penggunaan tenaga produk yang tinggi, kesukaran yang besar dalam rawatan "tiga sisa", dan kos pengeluaran yang agak tinggi.

3. Kaedah Hasil Sampingan Akrilonitril : Dalam proses penghasilan akrilonitril melalui pengoksidaan propilena, gas hidrogen sianida dihasilkan sebagai hasil sampingan (jumlahnya bersamaan dengan 4% - 10% daripada penghasilan akrilonitril). Gas dari reaktor mengandungi lebihan ammonia. Selepas mengeluarkan ammonia dengan asid sulfurik cair, gas tindak balas memasuki menara penyejukan penyerapan air untuk menyerap akrilonitril, hidrogen sianida, asetonitril, dan akrolein, dsb. Cecair penyerapan menjalani proses pemisahan dan penulenan selanjutnya seperti resolusi dan rektifikasi untuk mendapatkan hasil akrilonitril yang berketulenan tinggi dan hasil sampingan hidrogen sianida. Hasil sampingan hidrogen sianida kemudiannya diserap oleh larutan alkali untuk menghasilkan natrium sianida. Hasil yang diperoleh melalui kaedah ini mempunyai lebih sedikit bendasing dan kandungan sulfur yang rendah. Walau bagaimanapun, ia terhad oleh kapasiti pengeluaran akrilonitril. Pada masa ini, pengeluaran akrilonitril di China telah menghampiri tahap tepu, dan outputnya sukar untuk meningkat dengan ketara.

Aplikasi dalam Bahan Kimia Halus

1. Industri Farmaseutikal : Natrium sianida digunakan secara meluas dalam sintesis perantaraan farmaseutikal. Contohnya, dalam sintesis beberapa ubat biasa seperti penisilin, ibuprofen, vitamin B6, asid folik, guanina, asiklovir, barbiturat, norfloksasin, kafein dan berberina, natrium sianida merupakan bahan mentah penting. Ia terlibat dalam tindak balas utama dalam laluan sintesis, membantu membina struktur molekul ubat dan memainkan peranan penting dalam keseluruhan proses sintesis ubat.

2. Industri Racun Perosak : Ia juga merupakan bahan mentah yang penting dalam pengeluaran racun perosak. Racun perosak biasa seperti glyphosate, paraquat, cyanazine, phenthoate dan isoprothiolane semuanya memerlukan penggunaan natrium sianida dalam proses pembuatannya. Natrium sianida terlibat dalam sintesis bahan aktif racun perosak, memberikan racun perosak struktur kimia tertentu dan sifat racun perosak, yang sangat penting untuk memastikan pengeluaran pertanian dan mencegah serta mengawal perosak pertanian.

3. Industri Pewarna dan Pigmen : Dalam industri pewarna, natrium sianida digunakan untuk mengeluarkan bahan perantara penting seperti sianurik klorida. Sianurik klorida merupakan bahan perantara penting untuk pewarna reaktif dan juga merupakan bahan mentah untuk penghasilan pencerah optik. Ia terlibat dalam sintesis pewarna, memberikan pewarna sifat pewarna dan ketahanan warna yang sangat baik, dan menggalakkan pembangunan industri pewarna.

4. Sintesis Sebatian Organik Khas : Natrium sianida boleh digunakan untuk mensintesis pelbagai sebatian organik khas, seperti sianobenzil dan produk siri terbitannya, iminodiasetonitril, asid iminodiasetik (ester), produk siri agen pengkelat (EDTA, DTPA, NTA) dan produk garam logamnya, glisin, hidroksiasetonitril (asid), dan sebagainya. Sebatian organik ini mempunyai aplikasi yang luas dalam bidang seperti analisis kimia, rawatan air dan sintesis organik. Contohnya, agen pengkelat boleh digunakan untuk mengikat ion logam, memainkan peranan penting dalam proses pelembutan air dan pemisahan ion logam.

Pertimbangan Keselamatan dan Alam Sekitar

Oleh kerana ketoksikannya yang tinggi, langkah keselamatan yang ketat mesti diambil dalam pengeluaran, pengangkutan, penyimpanan, dan penggunaan natrium sianida. Dalam proses pengeluaran, pengendali perlu memakai peralatan pelindung diri yang sesuai, termasuk sut ketat gas, alat pernafasan, dan sarung tangan pelindung, untuk mengelakkan sentuhan dengan natrium sianida. Kemudahan pengeluaran hendaklah dilengkapi dengan sistem pengudaraan dan ekzos yang canggih untuk memastikan udara di tempat kerja memenuhi piawaian keselamatan. Semasa pengangkutan, natrium sianida mesti dibungkus mengikut peraturan yang berkaitan, biasanya dalam dram keluli tertutup, dan diangkut oleh kenderaan pengangkutan kimia berbahaya khusus. Laluan pengangkutan hendaklah dirancang dengan teliti bagi mengelakkan kawasan berpenduduk padat dan sumber air. Dalam penyimpanan, ia harus disimpan di gudang khusus dengan pengudaraan yang baik, jauh dari sumber haba, sumber pencucuhan, dan bahan yang tidak serasi seperti asid dan oksidan. Gudang hendaklah dilengkapi dengan kemudahan kalis kebocoran dan anti kecurian, dan melaksanakan sistem pengurusan "double-lock".

Dari segi perlindungan alam sekitar, "tiga bahan buangan" yang dihasilkan dalam pengeluaran natrium sianida mesti dirawat dengan betul. Air sisa yang mengandungi sianida hendaklah dirawat dengan pengoksidaan kimia atau kaedah lain yang sesuai untuk menguraikan ion sianida kepada bahan bukan toksik sebelum dibuang. Gas buangan yang mengandungi hidrogen sianida perlu ditulenkan melalui rawatan penyerapan atau pembakaran untuk mengurangkan kesannya ke atas atmosfera. Sisa pepejal yang mengandungi sianida hendaklah dibuang dengan selamat atau dirawat oleh kemudahan rawatan sisa berbahaya khusus untuk mengelakkan pencemaran tanah dan air bawah tanah.

Kesimpulan

Natrium sianida, walaupun ketoksikannya tinggi, adalah bahan yang sangat diperlukan dalam industri moden. Daripada sintesis industri kepada bahan kimia halus, ia telah memberi sumbangan penting dalam pelbagai bidang. Dengan perkembangan teknologi yang berterusan, di satu pihak, kaedah pengeluaran natrium sianida yang lebih cekap dan mesra alam sedang diterokai; sebaliknya, dalam proses permohonan, usaha sedang dibuat untuk meningkatkan kadar penggunaan natrium sianida dan mengurangkan kesan negatifnya terhadap kesihatan manusia dan alam sekitar. Pada masa hadapan, natrium sianida akan terus memainkan peranan penting dalam pembangunan ekonomi perindustrian sambil mengimbangi keperluan keselamatan, perlindungan alam sekitar dan pengeluaran yang lebih baik.