Hvordan fremstiller man natriumhydroxid?

I. Materialeoversigt

Natriumhydroxid, også kendt som ætznatron, lud eller natriumhydroxid, er en uundværlig rå basisk kemikalie inden for den moderne industri. Fysisk form: ren stof kan forekomme i form af hvide, gennemsigtige krystallinske faste stoffer, som er meget hygroskopiske. Varer til industrien distribueres ofte i form af flocke, granulat, klumper eller i form af koncentrerede opløsninger (våd ætznatron). Kemiske egenskaber: de vigtigste kendetegn er stærk basisitet og stærk ætsende virkning. Det er meget vandopløseligt, hvorved der frigives megen varme. Det reagerer aktivt med syrer (neutralisering); det sæbeformer fedt, opløser proteiner og reagerer voldsomt med mange metaller (aluminium, zink osv.) samt glas og keramik.

Ii. PRODUKTION Af teknologi

Natriumhydroxid bliver i bund og grund fremstillet globalt næsten i forening med klorproduktion, og de to stoffer omtales ofte som Klor-Alkali-industrien. Dette er baseret på elektrolyse af en mættet saltvandsopløsning (NaCl-opløsning), hvor klor (Cl2) dannes ved anoden og natriumhydroxid samt hydrogengas (H2) ved katoden. De vigtigste processer afhænger af teknologien til adskillelse af katodekammeret, og herunder hører følgende:

1.Diaphragmecelle:

Princip: Den anvender et porøst asbest (eller modificeret membran) mellem anode- og katoderum. Anodekammeret fyldes med saltvand; det udtømte saltvand vil passere gennem membranen til katoderummet, hvor chlor og neutraliseret saltvand frigiver brint og NaOH. Katodeproduktet er en blanding af NaOH, NaCl og vand. Egenskaber: Moderne teknologi i midten af alderen, tynd kapital. Men produktet ætznatron indeholder lav koncentration (ca. 10-12 %) og stort saltindhold, hvorfor fordampning, koncentration og saltseparation kræves, hvilket medfører højt energiforbrug. Membran fremstillet af asbest medfører miljø- og sundhedsrisici og erstattes langsomt.

2. Ionbytningsmembrancell:

Princip: Adskiller de to kompartimenter ved hjælp af en meget selektiv kationbytmembran. Denne membran tillader migration af Na-ioner (Na+), når de er i anodekammeret, til katodekammeret, men hæmmer OH- tilbagevandring og Cl- bevægelse. Det anvendte saltvand er af høj renhed og tilsættes til anodekammeret, mens rent vand (eller fortyndet kaustik) tilsættes til katodekammeret. Produkterne er en højkoncentreret (op til 32-35 %) katolyt (NaOH-løsning) og anolyt (udtømt NaCl-brine) af høj renhed. Egenskaber: højkvalitets, højkoncentreret og højkvalitets NaOH-produkt (meget lavt saltindhold). Lavt energiforbrug: den nødvendige energi til fordampning og koncentration reduceres markant. Miljøvenlig: udelukker alle overvejelser om forurening fra asbest; et stort antal af detsninger er af høj kvalitet, så der forekommer minimal utæthed. Høj effektivitet: høj strømefektivitet, stabilt arbejde. Status: er teknologien af valg for nye og fremherskende chlor-alkali-faciliteter verden over i dag.

3. Kvicksølvcelle

Princip: Det er en katodetype, der anvender løbende kvicksølv. Na+-ionerne aflades ved kvicksølvkatoden og danner natriumamalgam, som ledes ud af elektrolysecellen og omdannes til højkoncentreret NaOH og H2 i en nedbryder, hvortil vand tilsættes. Karakteristika: Havde potentiale til at producere flydende kaustik med høj koncentration og renhed. Alligevel udgør tilstedeværelsen af stor risiko for forurening med kvicksølv, som medfører alvorlige trusler mod økosystemet og menneskers velvære, den væsentligste ulempe. Nutidens status: Denne proces er i dag stort set blevet elimineret på landjorden på grund af uacceptabel miljøpåvirkning, og en del er blevet skiftet til membranprocessen.

Iii. Resumé

Ionbyttemembran er den mest avancerede mainstream-teknologi: dens fremragende teknisk-økonomiske og miljømæssige karakter har sikret markedshøjhed inden for moderne chlor-alkali-produktion, idet den er den mest produktive og avancerede i øjeblikket. Den grundlæggende fremtidige tilgang hedder passende nok Grøn Produktion: at fjerne de mest alvorlige forurenere (såsom kviksølvceller), forbedre konventionelle processer (såsom udskiftning af asbest i diafragmaer) og fortsat at finpudse membraner og elektrolyseapparaters design til nye niveauer af energi- og materialeffektivitet er bredt enig i industrien.