Come Produrre l'Idrossido di Sodio?

I. Panoramica del materiale

L'idrossido di sodio, comunemente indicato come soda caustica, liscivia o idrossido di sodio, è un prodotto chimico base essenziale per l'industria moderna. Aspetto fisico: la sostanza pura può presentarsi sotto forma di solido cristallino bianco e traslucido, altamente igroscopico. I prodotti industriali sono frequentemente distribuiti: in forma di fiocchi, granuli, pezzi, oppure in forma di soluzioni concentrate (soda caustica liquida). Caratteristiche chimiche: le principali proprietà sono una forte alcalinità ed una marcata corrosività. È molto solubile in acqua con notevole sviluppo di calore. Reagisce attivamente con gli acidi (neutralizzazione); saponifica i grassi, scioglie le proteine e reagisce violentemente con numerosi metalli (alluminio, zinco, ecc.) così come con vetro e ceramica.

II. Produzione TE tecnologia

L'idrossido di sodio viene prodotto praticamente in tutto il mondo quasi esclusivamente insieme alla produzione di cloro e i due prodotti sono spesso associati nell'ambito dell'industria cloro-alcalina. Questa si basa sull'elettrolisi di una soluzione satura di salamoia (soluzione di NaCl), durante la quale il gas cloro (Cl2) si forma all'anodo, mentre all'estremità del catodo si producono idrossido di sodio e gas idrogeno (H2). I processi più importanti dipendono dalla tecnologia utilizzata per separare il compartimento del catodo, tra cui rientrano:

1.Cella a diaframma:

Principio: Utilizza un diaframma poroso in amianto (o modificato) tra la camera dell'anodo e quella del catodo. La camera dell'anodo viene riempita con salamoia; la salamoia esaurita passa attraverso il diaframma nella camera del catodo, dove cloro e salamoia neutralizzata liberano idrogeno e NaOH. Il prodotto del catodo è una miscela di NaOH, NaCl e acqua. Caratteristiche: Tecnologia matura ma non moderna, basso investimento iniziale. Tuttavia, la soda prodotta ha una concentrazione ridotta (circa 10-12%) e contiene una notevole quantità di sale, per cui sono necessari processi di evaporazione, concentrazione e separazione del sale che comportano un elevato consumo energetico. I diaframmi in amianto presentano rischi ambientali e per la salute, e vengono progressivamente sostituiti o eliminati.

2. Cellula a Membrana a Scambio Ionico:

Principio: Separa i due compartimenti, con una membrana scambiatrice di cationi altamente selettiva. Questa membrana permette la migrazione degli ioni Na (Na+) presenti nel compartimento dell'anodo verso il compartimento del catodo, ma impedisce il ritorno degli OH- e il movimento del Cl-. La salamoia utilizzata è di alta purezza ed è aggiunta alla camera dell'anodo, mentre nella camera del catodo viene aggiunta acqua pura (o soda caustica diluita). I prodotti sono un catolite (soluzione di NaOH) altamente concentrato (fino al 32-35%) e un anolite (salamoia esausta di NaCl) ad alta purezza. Proprietà: prodotto NaOH di alta qualità, altamente concentrato e puro (contenuto minimo di sale). Basso consumo energetico: l'energia richiesta per evaporazione e concentrazione si riduce notevolmente. Aspetti ambientali: elimina qualsiasi rischio di inquinamento da amianto; gran parte della sua tenuta è di alta qualità, quindi le perdite sono minime. Elevata efficienza: elevata efficienza di corrente, funzionamento stabile. Stato attuale: è la tecnologia prescelta per le nuove e principali strutture cloro-alcaline in tutto il mondo oggi.

3. Cellula al mercurio

Principio: È di tipo catodico utilizzante mercurio in movimento. Gli ioni Na+ vengono scaricati sulla catodo di mercurio formando un amalgama di sodio che fuoriesce dall'elettrolizzatore e viene convertito in NaOH ad alta concentrazione e H2 da un decompositore nel quale viene introdotta acqua. Caratteristiche: potenzialmente in grado di produrre soda caustica liquida con elevata concentrazione e purezza. Tuttavia, la presenza del rischio elevato di inquinamento da mercurio, che comporta gravi minacce per l'ecosistema e il benessere umano, rappresenta lo svantaggio principale. Oggi, stato: questo processo è stato significativamente eliminato a causa dei gravi rischi ambientali, e in parte sostituito con il processo a membrana.

Iii. SINTESI

La membrana a scambio ionico rappresenta la tecnologia più avanzata e diffusa: le sue eccellenti caratteristiche tecniche, economiche e ambientali hanno garantito il predominio sul mercato nella moderna produzione cloro-soda, risultando al momento la soluzione con produttività più avanzata e produttiva. La direzione fondamentale da seguire è detta opportunamente Green Manufacturing (produzione verde): eliminare i inquinanti più gravi (come le celle a mercurio), migliorare i processi tradizionali (ad esempio sostituendo l'amianto nei diaframmi) e proseguire nell'ottimizzazione di membrane e progettazione degli elettrolizzatori verso nuovi livelli di efficienza energetica e dei materiali costituiscono un ampio consenso all'interno del settore.