Πώς να Παρασκευάσετε Υδροξείδιο του Νατρίου;

Ι. Περιγραφή Υλικού

Το υδροξείδιο του νατρίου ή αλλιώς γνωστό ως καυστική σόδα, λάι ή νατριούχο υδροξείδιο είναι ένα απαραίτητο βασικό χημικό στη σύγχρονη βιομηχανία. Φυσική μορφή: το καθαρό σώμα μπορεί να εμφανίζεται με τη μορφή λευκής, διαφανούς κρυσταλλικής στερεής ουσίας, που είναι εξαιρετικά υγροσκοπικό. Το προϊόν συχνά διατίθεται στη βιομηχανία με τη μορφή νιφάδων, κόκκων, μπρούντζινων κομματιών ή υπό μορφή πυκνών διαλυμάτων (υγρή καυστική σόδα). Χημικές ιδιότητες: τα βασικά χαρακτηριστικά είναι η ισχυρή αλκαλικότητα και η ισχυρή διαβρωτική δράση. Διαλύεται εύκολα στο νερό με έντονη έκλυση θερμότητας. Αντιδρά με οξέα (εξουδετέρωση), σαπωνοποιεί τα λίπη, διαλύει πρωτεΐνες και αντιδρά έντονα με πολλά μέταλλα (αλουμίνιο, ψευδάργυρος κ.ά.) καθώς και με γυαλί και κεραμικά.

Ii. Παραγωγή Ε chnology

Το υδροξείδιο του νατρίου παράγεται βασικά παγκόσμια σχεδόν πάντα μαζί με την παραγωγή χλωρίου και τα δύο αναφέρονται συχνά ως η Χλωρ-Αλκαλική Βιομηχανία. Αυτό βασίζεται στην ηλεκτρόλυση ενός κορεσμένου αλμυρού διαλύματος (διάλυμα NaCl), όπου το αέριο χλώριο (Cl2) σχηματίζεται στην άνοδο, και υδροξείδιο του νατρίου και αέριο υδρογόνο (H2) στην κάθοδο. Οι πιο σημαντικές διαδικασίες εξαρτώνται από την τεχνολογία διαχωρισμού της καθοδικής θαλάμου, και περιλαμβάνουν:

1.Διαφραγματικό Κελί：

Αρχή: Χρησιμοποιεί ένα πορώδες αμίαντο (ή τροποποιημένη μεμβράνη) μεταξύ των θαλάμων της ανόδου και της καθόδου. Η θάλασσα γεμίζει τη θάλασσα της ανόδου. Η εξαντλημένη θάλασσα διέρχεται μέσω της μεμβράνης στον θάλαμο της καθόδου, οπότε η χλωρίνη και η εξουδετερωμένη θάλασσα απελευθερώνουν υδρογόνο και NaOH. Το προϊόν καθόδου είναι μίγμα NaOH, NaCl και νερού. Χαρακτηριστικά: Μια τεχνολογία ενδιαίτησης μεσήλικα, λεπτό κεφάλαιο. Ωστόσο, το προϊόν αργιλικό υγρό περιέχει χαμηλή συγκέντρωση (περίπου 10-12%) και μεγάλη ποσότητα αλατιού, γι' αυτό λοιπόν, απαιτείται εξάτμιση, συγκέντρωση και διαχωρισμός του αλατιού με υψηλή κατανάλωση ενέργειας. Η μεμβράνη που κατασκευάζεται από αμίαντο έχει περιβαλλοντικούς και κινδύνους για την υγεία και αντικαθίσταται σταδιακά ή καλύτερα.

2. Κυψέλη Ιοντοεναλλαγής：

Αρχή: Διαχωρίζει τους δύο θαλάμους, με μια εξαιρετικά επιλεκτική κατιοντική μεμβράνη ανταλλαγής. Η μεμβράνη αυτή επιτρέπει τη μετανάστευση των ιόντων Na (Na+) που βρίσκονται στον θάλαμο της ανόδου προς τον θάλαμο της καθόδου, αλλά εμποδίζει την αντίστροφη μετακίνηση των OH- και την κίνηση των Cl-. Το χλωριούχο νάτριο που χρησιμοποιείται είναι υψηλής καθαρότητας και προστίθεται στη θάλαμο ανόδου, ενώ στον θάλαμο καθόδου προστίθεται καθαρό νερό (ή αραιό καυστικό). Τα προϊόντα είναι καθόλυτης (διάλυμα NaOH) και ανόλυτης (εξασθενημένος θαλασσινός χυμός NaCl) υψηλής συγκέντρωσης (έως 32-35%) και υψηλής καθαρότητας. Ιδιότητες: προϊόν NaOH υψηλής ποιότητας, υψηλής συγκέντρωσης και καθαρότητας (πολύ μικρή περιεκτικότητα σε αλάτι). Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας: η ενέργεια που απαιτείται για εξάτμιση και συμπύκνωση μειώνεται σημαντικά. Περιβαλλοντική προσέγγιση: αποκλείει κάθε προβληματισμό ρύπανσης από αμίαντο· ένα μεγάλο μέρος της στεγανοποίησής του είναι υψηλής ποιότητας, οπότε υπάρχουν ελάχιστες διαρροές. Υψηλή απόδοση: υψηλή ηλεκτρική απόδοση, σταθερή λειτουργία. Κατάσταση: είναι η τεχνολογία επιλογής για νέες και κυρίαρχες εγκαταστάσεις χλωρίου-αλκαλίου σε όλο τον κόσμο σήμερα.

3. Κυψέλη Υδραργύρου

Αρχή: Είναι καθοδικού τύπου χρησιμοποιώντας τον υδράργυρο που ρέει. Τα ιόντα Na+ εκφορτίζονται στην υδραργυρούχο κάθοδο, σχηματίζοντας αμάλγαμα νατρίου, το οποίο εκρέει από τον ηλεκτρολύτη και μετατρέπεται σε υδροξείδιο του νατρίου υψηλής συγκέντρωσης και H2 μέσω ενός αποσυνθέτη, στον οποίο προστίθεται νερό. Χαρακτηριστικά: ενδεχομένως μπορούσε να παρασκευάσει υγρή λίθινη σοδα πολύ υψηλής συγκέντρωσης και καθαρότητας. Παρ' όλα αυτά, η παρουσία του υψηλού κινδύνου ρύπανσης με υδράργυρο, ο οποίος εγκυμονεί σοβαρούς κινδύνους για το οικολογικό σύστημα και την ανθρώπινη υγεία, αποτελεί το βασικό μειονέκτημα. Σημερινή κατάσταση: Η διαδικασία αυτή έχει σημαντικά εξαλειφθεί στην ξηρά λόγω ανεκτών περιβαλλοντικών κινδύνων, ενώ ένα μέρος της έχει μεταπεραστεί στη διαδικασία της μεμβράνης.

Iii. Περίληψη

Η μεμβράνη ανταλλαγής ιόντων είναι η κυρίαρχη τεχνολογία: τα εξαιρετικά τεχνο-οικονομικά και περιβαλλοντικά της χαρακτηριστικά έχουν εξασφαλίσει την ηγεσία της στη σύγχρονη βιομηχανία παραγωγής χλωρίου-καυστικής σόδας, καθώς διαθέτει την πιο παραγωγική-προηγμένη τεχνολογία, για τη δεδομένη στιγμή. Ο θεμελιώδης δρόμος προχώρησης ονομάζεται, με ενδεδειγμένο τρόπο, Πράσινη Παραγωγή: η απόσυρση των πιο σοβαρών ρύπων (όπως οι υδραργυρούχα στοιχεία), η βελτίωση των συμβατικών διαδικασιών (όπως η αντικατάσταση του αμιάντου στα διαφράγματα) και η συνεχής βελτίωση της σχεδίασης των μεμβρανών και των ηλεκτρολυτών σε νέα επίπεδα ενεργειακής και υλικής απόδοσης αποτελούν την ευρεία συναίνεση στη βιομηχανία.