Natriumhydroksidin valmistus

I. Materiaalin yleiskatsaus

Natriumhydroksidi, jota kutsutaan yleisesti älypuukiksi, lipeäksi tai natriumhydroksidiksi, on välttämätön peruspohjainen kemikaali nykyaikaiselle teollisuudelle. Fysikaalinen muoto: puhtaan aineen esiintymismuoto voi olla valkoista, läpinäkyvää kiteistä kiintoainetta, joka on erittäin hygroskooppista. Teollisuustuotteet ovat usein saatavilla: lehtimäisenä, rakeisena, paloina, sekä pitoisuusliuoksina (mehevä älypuu). Kemialliset ominaisuudet: tärkeimmät ominaisuudet ovat vahva emäksisyys ja voimakas syövyttävyys. Se liukenee veteen hyvin ja reaktiossa kehittyy paljon lämpöä. Se reagoi aktiivisesti happojen kanssa (neutralointi); se saippuoittaa rasvoja, liottaa proteiineja ja reagoi voimakkaasti monien metallien (alumiini, sinkki jne.) sekä lasin ja keraamisten materiaalien kanssa.

Ii. TUOTANTO TE tekniikka

Natriumhydroksidia valmistetaan lähes yleismaailmallisesti samalla tavalla kuin klooria, ja näitä kahta nimitetään usein yhdessä kloori-alkali-teollisuudeksi. Tämä perustuu kylläisen ruokasuojarasvan (NaCl-liuoksen) elektrolyysiin, jossa kloorikaasua (Cl2) muodostuu anodilla sekä natriumhydroksidia ja vetykaasua (H2) katodilla. Tärkeimmät prosessit perustuvat katodikammion erottelutekniikkaan, ja niitä ovat:

1.Diaphragm Cell:

Periaate: Se käyttää huokosta asbestia (tai modifioitua kalvoa) anodin ja katodikammiojen välillä. Anodikammio täytetään suolaliuoksella; laimennettu suolaliuos kulkeutuu kalvon läpi katodikammioon, jolloin kloori ja neutraloitu suolaliuos vapauttavat vetyä ja natriumhydroksidia. Katodituotteena on natriumhydroksidin, natriumkloridin ja veden seos. Ominaisuudet: Muodikkaan keski-ikäinen teknologia, vaatimaton pääomakanta. Mutta valmistetussa syövyttävässä lipeässä on matala pitoisuus (noin 10–12 %) ja runsaasti suolaa, joten höyrystys, konsentraation lisääminen ja suolan erotus vaativat paljon energiaa. Asbestista valmistetulla kalvolla on ympäristö- ja terveysriskejä, ja sitä vaihdetaan hitaasti pois.

2. Ioninvaihtokalvo-solu:

Periaate: Erottaa kaksi kompartmenttia, hyvin selektiivisen kationinvaihtokalvon avulla. Tämä kalvo sallii natrium-ionien (Na+) liikkumisen anodikammioon katodikammion puolelta, mutta estää OH- ionien takaisinliikkumista ja Cl- ionien liikkumista. Käytettävä tislattu suolavesi lisätään anodikammioon ja puhdasta vettä (tai laimeaa natriumhydroksidiliuosta) lisätään katodikammioon. Tuotteina ovat korkealaatuiset, korkean pitoisuudet (jopa 32–35 %) omaavat katodiliuos (NaOH-liuos) ja anodiliuos (laimeneva NaCl-suolaliuos). Ominaisuudet: korkealaatuinen, konsentroitunut ja puhdas NaOH-tuote (erittäin pieni suolapitoisuus). Energiankulutus on alhainen: höyrystämiseen ja konsentraatioon tarvittava energia laskee huomattavasti. Ympäristö: asbestin aiheuttama saastuminen poistuu kokonaan; tiivistys on laadukasta, joten vuotoja esiintyy vähän. Korkea tehokkuus: korkea virran hyötysuhde, vakaa toiminta. Asema: on nykyisin uusien ja keskeisten kloori-emästehtaiden valittu teknologia globaalisti.

3. Elinten solu

Periaate: Se on katodityyppinen ja käyttää virtaavaa elintä. Na+ -ioneja purkaudutaan elintäkatodissa muodostaen natriumamalgaamaa, joka tyhjenee elektrolyysikennon ulkopuolelle ja muunnetaan hajoittimessa korkean pitoisuuden NaOH:ksi ja H2:ksi, johon vettä syötetään. Ominaisuudet: se pystyi mahdollisesti valmistamaan nestemäistä syövyttävää natriahydroksidia korkealla pitoisuudella ja puhtaudella. Siitä huolimatta elintä saastuttamisen vakava riski, joka aiheuttaa merkittäviä uhkia ekosysteemille ja ihmisten hyvinvoinnille, toimii tärkeimpänä haittapana. Nykyisin tilanne: tätä prosessia ei ole enää maalla merkittävästi käytössä ympäristövaarojen vuoksi, ja osa siitä on vaihtunut kalvoprosessiin.

Iii. Yhteenveto

Ioninvaihtokalvo on nykyään yleisimmin käytetty menetelmä: sen erinomainen tekninen, taloudellinen ja ympäristöystävällisyys ovat takaamassa sen markkinahallinnan modernissa kloori-emästeollisuudessa, jossa tuotantotehokkuus on parhaalla mahdollisella tasolla juuri nyt. Perustavanlaatuinen kehityssuunta on oikeutetusti nimeltään Vihreä valmistus (Green Manufacturing): vanhien saastuttavien menetelmien (kuten elohopeakennojen) käytön lopettaminen, perinteisten prosessien hionta (kuten asbestin korvaaminen kalvoissa), sekä kalvojen ja elektrolyysikoneiden suunnittelun vietto energiatehokkuuden ja materiaalitehokkuuden uudelle tasolle ovat teollisuuden laajasti hyväksymiä suuntia.