روش تولید سدیم هیدروکسید چیست؟

I. بررسی مواد

هیدروکسید سدیم یا به طور رایج به عنوان سودا کاستیک، لای و یا هیدروکسید سدیم، یک شیمیایی پایه‌ای ضروری برای صنعت مدرن محسوب می‌شود. شکل فیزیکی: ماده خالص ممکن است به شکل جامد بلوری سفید و شفاف باشد که بسیار متخلخل است. این ماده در صنعت به طور گسترده توزیع می‌شود: به شکل پولک، دانه‌ها، تکه‌های جامد و یا محلول‌های غلیظ (سودا کاستیک مایع). ویژگی‌های شیمیایی: برچسب‌های اصلی آن عبارتند از: قلیایی شدید و خورندگی قوی. این ماده در آب به خوبی حل می‌شود و در حین حل شدن گرمای زیادی تولید می‌کند. با اسیدها واکنش می‌دهد (خنثی‌سازی)؛ چربی‌ها را صابونی می‌کند، پروتئین‌ها را حل می‌کند و با بسیاری از فلزات (مانند آلومینیوم، روی و غیره) به همراه شیشه و سرامیک واکنش شدیدی نشان می‌دهد.

II. تولید Te فناوری

هیدروکسید سدیم در سراسر جهان عملاً به‌صورت همراه با تولید کلر تولید می‌شود و این دو ماده اغلب به عنوان صنعت کلر-قلیایی شناخته می‌شوند. این فرآیند بر پایه الکترولیز محلول نمک اشباع (NaCl) استوار است، جایی که گاز کلر (Cl2) در آند و هیدروکسید سدیم و گاز هیدروژن (H2) در کاتد تشکیل می‌شوند. مهم‌ترین فرآیندها به فناوری جداسازی محفظه کاتدی بستگی دارند و شامل موارد زیر می‌شوند:

1. سلول دیافراگمی：

اصل کار: این سیستم از یک ماده متخلخل آسبستوس (یا دیافراگم اصلاح‌شده) بین محفظه آند و محفظه کاتد استفاده می‌کند. محفظه آند با شورابه پر می‌شود؛ شورابه فقیر شده از طریق دیافراگم به محفظه کاتد عبور می‌کند، در نتیجه کلر و شورابه خنثی‌شده، هیدروژن و سودا را آزاد می‌کنند. محصول کاتد مخلوطی از سودا، سدیم کلرید و آب است. ویژگی‌ها: فناوری متوسط سنی مدرن، سرمایه کم. اما محلول سود حاصل غلظت پایینی (حدود ۱۰-۱۲٪) و مقدار زیادی نمک دارد، بنابراین تبخیر، تغلیظ و جداسازی نمک لازم است که مصرف انرژی بالایی دارد. دیافراگم‌های ساخته‌شده از آسبستوس دارای ریسک‌های محیط‌زیستی و بهداشتی هستند و به تدریج جایگزین یا بهبود یافته‌اند.

۲. سلول غشای تعویض یونی:

اصل کار: دو محفظه را از یکدیگر جدا می‌کند، با یک غشای تعویض‌کننده کاتیونی بسیار انتخابی. این غشا به یون‌های سدیم (Na+) اجازه مهاجرت از محفظه آندی به محفظه کاتدی را می‌دهد، اما مانع از بازگشت OH- و حرکت Cl- می‌شود. شورابه مورد استفاده خالصی بالایی دارد و به محفظه آند اضافه می‌شود، در حالی که آب خالص (یا سود سیلن) به محفظه کاتد افزوده می‌گردد. محصولات عبارتند از کاتولیت با غلظت بالا (تا ۳۲-۳۵٪) شامل محلول NaOH و آنولیت (شورابه تخلیه شده از NaCl) با خلوص بالا. ویژگی‌ها: محصول NaOH با کیفیت بالا، غلیظ و خالص (با مقدار بسیار کم نمک). مصرف انرژی پایین: انرژی مورد نیاز برای تبخیر و غلظت بسیار کاهش می‌یابد. حفاظت از محیط زیست: تمام ملاحظات آلودگی ناشی از آسبستوس را حذف می‌کند؛ قسمت عمده آن دارای آب‌بندی با کیفیت بالاست، بنابراین نشتی بسیار کمی وجود دارد. بهره‌وری بالا: راندمان جریان الکتریکی بالا، کار پایدار. وضعیت: این فناوری امروزه تکنولوژی انتخابی و غالب در واحدهای جدید و اصلی تولید کلر-قلیایی در سراسر جهان است.

۳. سلول جیوه ای

اصل کار: این سلول از نوع کاتدی است و از جیوه در حال جریان استفاده می‌کند. یون‌های Na+ در کاتد جیوه تخلیه شده و آمالگام سدیم تشکیل می‌دهند که از الکترولایزر خارج شده و در یک مخزن تجزیه‌کننده که آب به آن تزریق می‌شود، به سودا (NaOH) با غلظت بالا و هیدروژن (H2) تبدیل می‌گردند. ویژگی: این روش قادر بود تولید سود مایع با غلظت و خلوص بالا را فراهم کند. با این حال، وجود خطر بالای آلودگی ناشی از جیوه که تهدیدهای جدی برای محیط زیست و سلامت انسان محسوب می‌شود، نقطه ضعف اصلی این روش به حساب می‌آید. وضعیت امروزی: این فرآیند به دلیل خسارات غیرقابل تحمل زیست محیطی در بسیاری از مناطق منسوخ شده است و بخشی از آن به فرآیند غشایی منتقل گردیده است.

III. خلاصه

غشای تعویض یونی پیشرفته‌ترین روش موجود است: ویژگی‌های برجسته فنی-اقتصادی و زیست محیطی آن، به آن اجازه می‌دهد تا در تولید کلر-قلیایی در دنیای مدرن، سهم بزرگی داشته باشد و در حال حاضر پیشرفته‌ترین و پربازده‌ترین روش به شمار آید. راهکار اصلی که به درستی «تولید سبز» نامیده می‌شود عبارت است از: دوری جستن از آلاینده‌های بزرگ (مانند سلول‌های جیوه‌ای)، بهینه‌سازی فرآیندهای متداول (مانند جایگزینی الیاف آسبست در دیافراگم‌ها)، و همچنان ادامه دادن به بهبود طراحی غشاها و الکترولایزرها به منظور دستیابی به سطوح بالاتری از کارایی انرژی و بهره‌وری ماده‌ای که این رویکرد عموماً مورد توافق صنعت قرار گرفته است.