Hvordan produsere natriumhydroksid?

I. Materialeoversikt

Natriumhydroksid eller vanligvis kalt kaustisk soda, lut eller natriumhydroksid er en nødvendig rå basiskjemi til moderne industri. Fysisk form: rent stoff kan forekomme i form av hvite, gjennomsiktige krystallinske faste stoffer, som er meget hygroskopiske. Industriproduktene distribueres ofte: i form av flak, granulat, klumper, i form av konsentrerte løsninger (våt kaustisk). Kjemiske egenskaper: de viktigste egenskapene er sterk alkalinitet og sterk korrosivitet. Det er meget vannløselig med mye varme som avgis. Det er reaktivt med syrer (nøytralisering); det saponifiserer fett, løser proteiner, og reagerer kraftig med mange metaller (aluminium, sink osv.) samt glass og keramikk.

II. Produksjon Te teknologi

Natriumhydroksid produseres i praksis globalt nesten alltid sammen med produksjon av klor, og de to stoffene omtales ofte som klor-alkali-industrien. Dette er basert på elektrolyse av en mettet saltløsning (NaCl-løsning), hvor klor gass (Cl₂) dannes ved anoden og natriumhydroksid og hydrogengass (H₂) ved katoden. De viktigste prosessene avhenger av teknologien for separasjon av katodekammeret, og disse inkluderer:

1.Diaphragmecelle:

Prinsipp: Den benytter en porøs asbest (eller modifisert membran) mellom anode- og katoderommene. Anodekammeret fylles med saltvann; det tynne saltvannet vil passere gjennom membranen til katodrommet hvor klorgass og nøytralisert saltvann frigir hydrogen og NaOH. Katodeproduktet er en blanding av NaOH, NaCl og vann. Egenskaper: Moderne teknologi fra mellomalderen, svak kapital. Men produktet kaustisk lye inneholder lav konsentrasjon (ca. 10–12 %) og stort saltinnhold, så derfor kreves fordampning, konsentrasjon og separasjon av salt med høyt energiforbruk. Membran laget av asbest innebærer miljø- og helsefare, og erstattes sakte eller bedre.

2. Ionbyttermembrancell:

Prinsipp: Skillar dei to kompartementa med ein svært selektiv kationutvekslingsmembran. Denne membranen gjer det mogleg for Na-ionar (Na+) å vandre frå anodkompartementet til katodkompartementet, men hindrar OH- i å vandra attende og Cl- i å røra seg. Det blir nytta svært rein lauge, som blir tilsett i anodkammeret, og reint vatn (eller svak lut) blir tilsett i katodkammeret. Produktet er høgkon sentrert katolytt (NaOH-løysing, 32–35 %) og anolytt (avsalta NaCl-laoge) av høg kvalitet. Eigenskapar: Høg kvalitet, konsentrert og rein NaOH (meir enn lite saltinnhald). Lågt energiforbruk: Energien som trengst til fordamping og konsentrasjon reduserast mykje. Miljøvenleg: Forbannar alle problem med forureining frå asbest; stort sett av tetninga er av god kvalitet, så lekkasje er minimal. Høg effektivitet: Høg straumverknad, stabil drift. Status: Er teknologien som nyttast i nye og dominerande klor-alkali anlegg verda over i dag.

3. Kvikksølvcelle

Prinsipp: Det er katodetypen som bruker det strømmende kvikksølvet. Na+-ionene blir utladet ved kvikksølvkatoden og danner natriumamalgam, som tømmes ut av elektrolytten og omformes til høykonsentrert NaOH og H2 i en spalter der vann tilføres. Egenskaper: hadde potensial til å produsere væskeformig lut med høy konsentrasjon og høy renhet. Likevel innebærer tilstedeværelsen av stor risiko for forurensning med kvikksølv, som utgjør alvorlige trusler mot økosystemet og menneskers velvære, den viktigste ulempen. I dagens situasjon: denne prosessen har blitt betydelig utslettet på land pga. uutholdelige miljøfarer, og en del er overført til membranprosessen.

III. Sammendrag

Ionbyttemembran er i dag standardløsningen: dens fremragende teknisk-økonomiske og miljømessige egenskaper har sikret markedsmessig dominans innen moderne klor-alkali-produksjon, som den mest produktive og avanserte produktiviteten for øyeblikket. Den grunnleggende veien videre kalles passende nok Grønn Produksjon: å fjerne de mest alvorlige forurensningene (som kvikksølvceller), forbedre konvensjonelle prosesser (som erstatning av asbest i diafragmaer) og fortsette å finjustere membraner og elektrolyseurdesign til nye nivåer av energi- og material-effektivitet er den brede enigheten i industrien.