Comment produire de l'hydroxyde de sodium ?

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L'hydroxyde de sodium, couramment appelé soude caustique, lessive ou hydroxyde de sodium, est un produit chimique basique essentiel pour l'industrie moderne. Forme physique : la substance pure peut se présenter sous forme d'un solide cristallin blanc et translucide, très hygroscopique. Les produits industriels sont fréquemment distribués sous forme de paillettes, granulés, morceaux, ou encore sous forme de solutions concentrées (soude humide). Caractéristiques chimiques : les principales propriétés sont sa forte alcalinité et son caractère fortement corrosif. Il est très soluble dans l'eau avec un dégagement important de chaleur. Il réagit activement avec les acides (neutralisation) ; il saponifie les graisses, dissout les protéines, et réagit violemment avec de nombreux métaux (aluminium, zinc, etc.) ainsi qu'avec le verre et la céramique.

II. Les États membres PRODUCTION Te chnology

L'hydroxyde de sodium est pratiquement produit dans presque tous les pays en association avec la production de chlore, et les deux sont souvent regroupés sous l'appellation d'industrie chloro-alcaline. Ce procédé repose sur l'électrolyse d'une saumure saturée (solution de NaCl), où du gaz chlore (Cl2) se forme à l'anode, et de l'hydroxyde de sodium et du gaz hydrogène (H2) se forment à la cathode. Les procédés les plus importants dépendent de la technologie utilisée pour séparer le compartiment de la cathode, et comprennent notamment :

1. Cellule à diaphragme :

Principe : Il utilise un amiante poreux (ou diaphragme modifié) entre les chambres de l'anode et de la cathode. La compartment d'anode se remplit de saumure ; la saumure appauvrie traverse le diaphragme pour passer dans la compartment de cathode où le chlore et la saumure neutralisée libèrent de l'hydrogène et du NaOH. Le produit de la cathode est un mélange de NaOH, NaCl et d'eau. Caractéristiques : Technologie intermédiaire assez répandue, investissement limité. Cependant, la soude produite a une faible concentration (environ 10 à 12 %) et contient une grande quantité de sel. Ainsi, une évaporation, une concentration et une séparation du sel sont nécessaires, ce qui implique une forte consommation d'énergie. De plus, les diaphragmes en amiante présentent des risques environnementaux et sanitaires et sont progressivement remplacés.

2. Cellule à membrane d'échange d'ions :

Principe : Sépare les deux compartiments à l'aide d'une membrane échangeuse de cations hautement sélective. Cette membrane permet la migration des ions sodium (Na+) depuis le compartiment anodique vers le compartiment cathodique, mais empêche la migration inverse des OH- et le déplacement des Cl-. La saumure utilisée est de haute pureté et est ajoutée dans la chambre anodique, tandis que de l'eau pure (ou une solution diluée de soude) est introduite dans la chambre cathodique. Les produits obtenus sont un catholyte (solution de NaOH) de haute concentration (jusqu'à 32-35 %) et de haute pureté, ainsi qu'un anolyte (saumure de NaCl appauvrie) également de haute pureté. Propriétés : produit NaOH de haute qualité, concentré et pur (teneur en sel très faible). Faible consommation d'énergie : la quantité d'énergie nécessaire pour l'évaporation et la concentration est fortement réduite. Environnement : élimine tout risque de pollution par l'amiante ; une grande partie de son étanchéité est de haute qualité, limitant ainsi les fuites. Efficacité élevée : rendement élevé du courant, fonctionnement stable. Statut : cette technologie est aujourd'hui celle choisie pour les nouvelles unités chloro-alcalines et constitue la solution dominante à travers le monde.

3. Cellule au mercure

Principe : Il s'agit d'un procédé à cathode utilisant du mercure en circulation. Les ions Na+ sont déchargés au niveau de la cathode en mercure, formant un amalgame de sodium qui s'écoule hors de l'électrolyseur et est ensuite converti, par ajout d'eau dans un décomposeur, en soude caustique de haute concentration et en H2. Caractéristiques : ce procédé permettait potentiellement de produire une soude liquide de haute concentration et de grande pureté. Cependant, le risque élevé de pollution par le mercure, représentant des menaces sérieuses pour l'écosystème et la santé humaine, constitue son principal inconvénient. Aujourd'hui, situation : ce procédé a été largement éliminé sur terre ferme en raison des dangers environnementaux intolérables qu'il présente, et remplacé partiellement par le procédé à membrane.

Iii. Résumé

La membrane d'échange d'ions est la technologie de pointe dominante : ses excellentes caractéristiques techno-économiques et environnementales ont assuré son hégémonie sur le marché de la fabrication moderne de chlore et de soude caustique, offrant actuellement la productivité la plus élevée et la plus avancée. La voie fondamentale à suivre s'appelle, à juste titre, la fabrication verte : abandonner les polluants les plus graves (tels que les cellules au mercure), améliorer les procédés traditionnels (comme le remplacement de l'amiante dans les diaphragmes), et continuer à optimiser la conception des membranes et des électrolyseurs pour atteindre de nouveaux niveaux d'efficacité énergétique et matérielle constituent un consensus général au sein de l'industrie.