Wie stellt man Natriumhydroxid her?

Ich. Materialübersicht

Natriumhydroxid, allgemein bekannt als Ätzsoda, Lauge oder Sodalauge, ist ein unverzichtbares basisches Chemikalie für die moderne Industrie. Physikalische Form: Die Reinsubstanz kann in Form von weißen, durchsichtigen kristallinen Feststoffen auftreten, die stark hygroskopisch sind. In der Industrie wird das Produkt häufig in folgenden Formen vertrieben: in Form von Flocken, Granulat, Klumpen oder als konzentrierte Lösung (feuchte Laugen). Chemische Eigenschaften: Die wichtigsten Kennzeichen sind starke Alkalinität und starke Ätzwirkung. Es ist sehr gut wasserlöslich, wobei große Wärmemengen freigesetzt werden. Es reagiert heftig mit Säuren (Neutralisation), verseift Fette, löst Proteine und reagiert heftig mit vielen Metallen (Aluminium, Zink usw.) sowie mit Glas und Keramik.

Ii. Produktion Die chnology

Natriumhydroxid wird weltweit praktisch immer in Verbindung mit der Chlorgewinnung hergestellt, und die beiden Stoffe werden oft gemeinsam als Chlor-Alkali-Industrie bezeichnet. Dies basiert auf der Elektrolyse einer gesättigten Sole (NaCl-Lösung), wobei sich am Anodenbereich Chlor-Gas (Cl₂) und am Kathodenbereich Natriumhydroxid sowie Wasserstoffgas (H₂) bilden. Die wichtigsten Verfahren hängen von der eingesetzten Trenntechnologie im Kathodenraum ab. Dazu gehören:

1. Membranzelle:

Prinzip: Es verwendet ein poröses Asbest (oder modifiziertes Diaphragma) zwischen Anoden- und Kathodenkammer. Der Anodenraum wird mit Sole gefüllt; die ausgelaugte Sole strömt durch das Diaphragma in den Kathodenraum, wobei Chlor und neutralisierte Sole Wasserstoff und Natronlauge freisetzen. Das Kathodenprodukt ist eine Mischung aus Natronlauge, Kochsalz und Wasser. Merkmale: Modisch mittelalte Technologie, geringe Kapitalinvestition. Jedoch enthält das produzierte Ätzlauge einen niedrigen Konzentrationsgehalt (ca. 10–12 %) und eine hohe Salzmenge, weshalb Verdampfung, Konzentration und Salztrennung erforderlich sind, was hohen Energieverbrauch nach sich zieht. Aus Asbest bestehende Diaphragmen bergen Umwelt- und Gesundheitsrisiken und werden langsam ersetzt oder verbessert.

2. Ionenaustauschmembran-Zelle:

Prinzip: Trennt die beiden Kammern durch eine hochselektive Kationenaustauschmembran. Diese Membran ermöglicht den Durchtritt von Natrium-Ionen (Na+), wenn diese in der Anodenkammer vorliegen, in die Kathodenkammer, verhindert jedoch das Rückwandern von OH--Ionen und die Bewegung von Cl--Ionen. Das verwendete Sole ist von hoher Reinheit und wird der Anodenkammer zugeführt, während der Kathodenkammer reines Wasser (oder verdünnte Lauge) hinzugefügt wird. Die Produkte sind ein hochkonzentrierter (bis zu 32–35 %) Katholyt (NaOH-Lösung) sowie ein Anolyt (ausgelaugte NaCl-Sole) von hoher Reinheit. Eigenschaften: Hochwertiges, hochkonzentriertes und hochreines NaOH-Produkt (sehr geringer Salzgehalt). Geringer Energieverbrauch: Der für Verdampfung und Konzentration erforderliche Energiebedarf reduziert sich erheblich. Umweltfreundlich: Asbestbedingte Umweltbelastungen werden ausgeschlossen; ein großer Teil der Abdichtung besteht aus hochwertigen Materialien, wodurch Leckagen minimiert werden. Hohe Effizienz: Hohe Stromausbeute, stabiler Arbeitsbetrieb. Status: Ist die bevorzugte Technologie bei neuen und etablierten Chlor-Alkali-Anlagen weltweit.

3. Quecksilberzelle

Prinzip: Es handelt sich um eine Kathodentyp-Zelle mit fließendem Quecksilber. Die Na+-Ionen werden an der Quecksilberkathode entladen und bilden Natriumamalgam, welches aus dem Elektrolyten herausfließt und in einem Zersetzer, dem Wasser zugeführt wird, in hochkonzentriertes NaOH und H2 umgewandelt wird. Besonderheiten: Sie hatte das Potenzial, flüssige Lauge mit hoher Konzentration und Reinheit herzustellen. Dennoch stellt die hohe Umweltverschmutzung durch Quecksilber, welche erhebliche Gefahren für das Ökosystem und das menschliche Wohlergehen darstellt, den hauptsächlichen Nachteil dar. Heutiger Stand: Dieses Verfahren wurde aufgrund untragbarer Umweltgefahren in der Landwirtschaft weitgehend abgeschafft, und ein Teil davon wurde zum Membranverfahren gewechselt.

Iii. ZUSAMMENFASSUNG

Ionenaustauschmembran ist die etablierte Standardtechnologie: Ihre hervorragenden technisch-wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Eigenschaften haben ihr eine marktbeherrschende Stellung in der modernen Chlor-Alkali-Produktion gesichert, mit der produktivsten und fortschrittlichsten Produktivität zum gegenwärtigen Zeitpunkt. Der grundlegende Weg nach vorn trägt den passenden Namen Grüne Fertigung (Green Manufacturing): Die Stilllegung der schwerwiegendsten Umweltverschmutzer (wie Quecksilberzellen), die Optimierung konventioneller Verfahren (wie den Ersatz von Asbest in Dichtmembranen) sowie die kontinuierliche Verbesserung von Membranen und Elektrolysezellen hinsichtlich höherer Energie- und Materialeffizienz sind die breit geteilte Auffassung innerhalb der Industrie.