Hoe produceer je natriumhydroxide?

I. Materiaaloverzicht

Natriumhydroxide, ook wel bekend als loog of natronloog, is een onmisbare basiskwaliteitschemikalie voor de moderne industrie. Fysische vorm: zuivere stof kan voorkomen in de vorm van witte, doorzichtige kristallijne vaste stof, die zeer hygroscopisch is. In de industrie wordt het product veelal geleverd: in vlokkenvorm, korrels, brokken of in de vorm van geconcentreerde oplossingen (natte loog). Chemische eigenschappen: de belangrijkste kenmerken zijn sterk alkalisch en sterk corrosief. Het is goed oplosbaar in water, waarbij veel warmte vrijkomt. Het reageert actief met zuren (neutralisatie); het verseift vetten, lost eiwitten op en reageert heftig met vele metalen (aluminium, zink, etc.) alsook met glas en keramiek.

Ii. PRODUCTIE - De chnology

Natriumhydroxide wordt wereldwijd vrijwel uitsluitend geproduceerd in combinatie met chloorproductie, en beide worden vaak aangeduid als de chloor-alkali-industrie. Deze is gebaseerd op de elektrolyse van een verzadigde zoutoplossing (NaCl-oplossing), waarbij chloorgas (Cl2) ontstaat aan de anode, en natriumhydroxide en waterstofgas (H2) aan de kathode. De belangrijkste processen zijn afhankelijk van de technologie voor scheiding van het kathodecompartiment, en deze omvatten:

1.Diaphragmcel:

Principe: Het gebruikt een poreuze asbest (of gediapragmeerd) tussen de anode- en kamer van de kathode. De anoderuimte wordt gevuld met zoutwater; het uitgeputte zoutwater zal door het diafragma naar de kathoderuimte stromen, waarbij chloor en geneutraliseerd zoutwater waterstof en natriumhydroxide vrijgeven. Het kathodeproduct is een mengsel van natronloog, natriumchloride en water. Kenmerken: Modieus middenoude technologie, dunne kapitaal. Maar de geproduceerde natronloog bevat een lage concentratie (ongeveer 10-12%) en een groot gehalte aan zout, waardoor verdamping, concentratie en zoutafscheiding nodig zijn, wat gepaard gaat met een hoog energieverbruik. Diaphragma's van asbest vormen een risico voor het milieu en de gezondheid, en worden langzaam vervangen of verbeterd.

2. Ionenuitwisselingsmembraancellen:

Principe: Scheidt de twee compartimenten, met een zeer selectief kationenuitwisselingsmembraan. Dit membraan laat de migratie van Na+-ionen (Na+) door wanneer deze zich in het anodecompartiment bevinden naar het kathodecompartiment, maar verhindert de terugkeer van OH- en beperkt de beweging van Cl-. Het gebruikte zout is van hoge zuiverheid en wordt aan het anodekamer toegevoegd, terwijl zuiver water (of verdunning loog) wordt toegevoegd aan de kathodekamer. De producten zijn katholyt (NaOH-oplossing) en anolyt (verarmde NaCl-brine) van hoge concentratie (tot 32-35%) en hoge zuiverheid. Eigenschappen: hoogwaardig, hoog geconcentreerd en hoogzuiver NaOH-product (zeer geringe zoutinhoud). Laag energieverbruik: de benodigde energie voor verdamping en concentratie neemt sterk af. Milieu: er zijn geen problemen omtrent vervuiling door asbest; een groot deel van de afdichting is van hoge kwaliteit, waardoor lekkage minimaal is. Hoge efficiëntie: hoge stroomefficiëntie, stabiel werkend. Status: is momenteel de technologie van keuze voor nieuwe en mainstream chloor-zuiveringsinstallaties wereldwijd.

3. Kwikcel

Principe: Het is een kathodetype dat gebruikmaakt van vloeibaar kwik. De Na+-ionen worden ontladen aan de kwikkathode, waarbij natriumamalgaam ontstaat. Dit loopt uit de elektrolysecel en wordt in een ontledingsinstallatie omgezet in geconcentreerde NaOH en H2, waarbij water wordt toegevoerd. Kenmerken: had potentieel de mogelijkheid om vloeibare natronloog met hoge concentratie en zuiverheid te produceren. Toch is het grote risico op verontreiniging door kwik, wat ernstige gevolgen heeft voor het ecosysteem en de menselijke gezondheid, het belangrijkste nadeel. Tegenwoordig is dit proces in het land sterk teruggedrongen vanwege onaanvaardbare milieugevaren, en een deel is overgeschakeld op het membraanproces.

Iii. Samenvatting

Ionenuitwisselingsmembraan is de huidige stand der techniek: het uitstekende technisch-economische en milieuvriendelijke karakter ervan heeft er voor gezorgd dat het marktleider is geworden in moderne chloor-zoutnatriumproductie, met momenteel de hoogste productiviteit. De fundamentele weg naar de toekomst wordt passend genoeg aangeduid als Duurzame Productie: het stoppen van de meest vervuilende processen (zoals kwikcellen), het verbeteren van conventionele processen (zoals de vervanging van asbest in diafragma's) en het blijven optimaliseren van membranen en elektrolyseerinstallaties om nieuwe niveaus van energie- en materiaalefficiëntie te bereiken, dit zijn de brede consensus binnen de industrie.