水酸化ナトリウムの製造方法は？

I. について 素材概要

水酸化ナトリウム（苛性ソーダ、ライ、または別名で知られる）は、現代産業において必要不可欠な基本的な化学物質です。物理的形状：純粋な物質は白色の半透明結晶性固体として存在し、非常に吸湿性が高いです。産業用製品は一般的に以下の形態で流通しています：フレーク状、粒状、塊状、および濃縮溶液（液状苛性ソーダ）。化学的特性：主な特徴は強塩基性と強い腐食性です。水によく溶け、その際に大量の熱を発生させます。酸との反応性が高く（中和）、油脂をけん化し、タンパク質を溶解し、多くの金属（アルミニウム、亜鉛など）やガラス、陶器とも激しく反応します。

について 製造 さん chnology

水酸化ナトリウムは、世界中で基本的に塩素の生産とほぼ一体的に製造されており、この二つはしばしばクロロ・アルカリ工業と呼ばれます。これは、飽和食塩水（NaCl溶液）の電解に基づいており、陽極では塩素ガス（Cl2）、陰極では水酸化ナトリウムおよび水素ガス（H2）が生成されます。最も重要なプロセスは、陰極室の分離技術に依存しており、これには以下のものが含まれます：

1.ジアフラムセル：

原理：陽極室と陰極室の間に多孔質のアスベスト（または改良型ダイヤフラム）を使用しています。陽極室には塩水を充填し、濃度の低下した塩水はダイヤフラムを通って陰極室に移動し、そこで塩素および中和された塩水が水素と水酸化ナトリウム（NaOH）を発生させます。陰極生成物は水酸化ナトリウム（NaOH）、塩化ナトリウム（NaCl）および水との混合物です。特徴：中堅技術ながら時代遅れではなく、設備投資は少額で済みます。ただし、生成されるアルカリ液は低濃度（約10〜12％）であり、塩分含有量が多いことから、蒸発・濃縮・塩分離工程が必要となり、エネルギー消費が高くなります。アスベスト製のダイヤフラムは環境および健康へのリスクがあるため、徐々に置き換えられつつあります。

2. イオン交換膜槽：

原理：2つの室を分離し、高選択性のカチオン交換膜を使用する。この膜は、アノード室側に存在するNaイオン（Na+）がカソード室側へ移動することを許容するが、OH-の逆拡散やCl-の移動は阻止する。使用される塩水は高純度であり、アノード室には濃塩水が、カソード室には純水（または希薄な苛性ソーダ）が供給される。生成物は高濃度（最大32〜35％）のカソード液（水酸化ナトリウム溶液）および高純度のアノード液（減塩されたNaCl液）である。特徴：高品質で高濃縮・高純度のNaOH生成物（非常に微量の塩分含有）。エネルギー消費量が少ない：蒸発および濃縮に必要なエネルギーが大幅に削減される。環境面：石綿による汚染の心配が不要である。密封構造の多くが高品質であるため、漏洩が非常に少ない。高効率：高い電流効率と安定した作業性能。現状：世界中で新設および主流のクロルアルカリ設備として採用されている技術。

3. 水銀電解槽

原理：水銀を流動させるカソード型である。Na+イオンは水銀カソードで放電し、ナトリウムアマルガムを形成する。このアマルガムは電解槽から排出され、分解器で水と反応させて高濃度の水酸化ナトリウム（NaOH）と水素（H2）を生成する。特徴：高濃度かつ高純度の液体苛性 soda を製造できる潜在能力を有していた。しかしながら、生態系および人間の健康に重大な脅威を与える水銀による深刻な汚染リスクが存在するため、主要な欠点となっていた。現在の状況：許容できない環境上の危険性から、陸上ではこの工程は大幅に廃止されており、一部は膜法へと切り替わっている。

について 概要

イオン交換膜は最先端の主流技術です。その優れた技術経済性および環境特性により、現代の塩素アルカリ製造において市場での支配的地位を確立しており、現時点でも最も生産性に優れた先進的技術となっています。今後の基本的な方向性は適切にもGreen Manufacturing（グリーン製造）と呼ばれます。水銀電槽のような最も深刻な汚染源の廃止、従来式プロセスの改良（例えば、ダイヤフラム中のアスベスト置き換え）、さらに膜や電解槽設計のエネルギー効率および物質効率の新たなレベルへの継続的な最適化が、業界全体で広く合意されています。