วิธีผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์?

I. ภาพรวมของวัสดุ

โซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือที่มักเรียกกันว่า โซดาไฟ ไลเป็นเหลว หรือโซเดียมไฮดรอกไซด์ เป็นสารเคมีพื้นฐานจำเป็นสำหรับอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ลักษณะทางกายภาพ: สารบริสุทธิ์อาจปรากฏในรูปของของแข็งผลึกสีขาว เหมาะกับแสง และมีคุณสมบัติดูดความชื้นจากอากาศได้ดี อุตสาหกรรมนิยมจัดจำหน่ายในรูปแบบของแผ่นเกล็ด เม็ด ก้อน หรือในรูปของสารละลายเข้มข้น (โซดาไฟของเหลว) คุณสมบัติทางเคมี: คุณสมบัติหลักๆ คือ มีความเป็นด่างสูงและกัดกร่อนสูง มีความสามารถในการละลายในน้ำได้ดี โดยการละลายให้ความร้อนออกมาจำนวนมาก ทำปฏิกิริยากับกรด (ทำให้เป็นกลาง); สามารถแปลงไขมันให้กลายเป็นสบู่ ทำให้โปรตีนละลาย และเกิดปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับโลหะหลายชนิด (เช่น อลูมิเนียม สังกะสี เป็นต้น) รวมถึงกระจกและเซรามิกส์ด้วย

Ii. การผลิต T chnology

โซเดียมไฮดรอกไซด์ถูกผลิตขึ้นโดยทั่วโลกเกือบทั้งหมดในกระบวนการที่เชื่อมโยงกับการผลิตคลอรีน และมักเรียกอุตสาหกรรมทั้งสองนี้ร่วมกันว่า อุตสาหกรรมคลอร์-แอลคาไล (Chlor-Alkali Industry) โดยเป็นกระบวนการแยกสารด้วยกระแสไฟฟ้าของสารละลายเกลือน้ำอิ่มตัว (สารละลาย NaCl) ซึ่งจะทำให้เกิดก๊าซคลอรีน (Cl2) ที่แอโนด และโซเดียมไฮดรอกไซด์พร้อมกับก๊าซไฮโดรเจน (H2) ที่คาโทด กระบวนการที่สำคัญที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีในการแยกช่องคาโทด ซึ่งรวมถึง:

1. เซลไดอะแฟรม (Diaphragm Cell):

หลักการทำงาน: ใช้แร่ใยหิน (หรือเยื่อหุ้มแบบปรับปรุงแล้ว) ที่มีรูพรุนระหว่างห้องแอโนดและห้องคาโทด โดยห้องแอโนดจะถูกเติมสารละลายเกลือเข้มข้น ในขณะที่สารละลายเกลือที่ผ่านการใช้งานแล้วจะไหลผ่านเยื่อหุ้มไปยังห้องคาโทด ส่งผลให้ปล่อยคลอรีนและสารละลายเกลือนิวตรัล รวมทั้งปล่อยก๊าซไฮโดรเจนและ NaOH ออกมา ผลิตภัณฑ์จากคาโทดคือสารผสมของ NaOH, NaCl และน้ำ คุณสมบัติ: เป็นเทคโนโลยีที่มีอายุการใช้งานปานกลาง มีต้นทุนการลงทุนต่ำ แต่สารกัดกร่อนที่ได้มามีความเข้มข้นต่ำประมาณ 10-12% และมีเกลืออยู่ในปริมาณมาก จึงจำเป็นต้องมีกระบวนการระเหย การเข้มข้น และการแยกเกลือออก ซึ่งทำให้ใช้พลังงานสูง นอกจากนี้ เยื่อหุ้มที่ทำจากแร่ใยหินยังมีความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ จึงกำลังถูกแทนที่หรือพัฒนาให้ดีขึ้นเรื่อยๆ

2. เซลล์แบบเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออน：

หลักการ: แบ่งแยกสองช่องว่าง โดยใช้เยื่อแลกเปลี่ยนแคทไอออนแบบเลือกได้สูง เยื่อนี้จะทำให้ไอออนโซเดียม (Na+) ที่อยู่ในช่องแอโนดสามารถเคลื่อนที่ไปยังช่องคาโทดได้ แต่จะป้องกันไม่ให้ OH- เคลื่อนที่ย้อนกลับ และลดการเคลื่อนตัวของ Cl- เบรนที่ใช้มีความบริสุทธิ์สูงและถูกเติมเข้าไปในห้องแอโนด ในขณะที่น้ำบริสุทธิ์ (หรือน้ำด่างเจือจาง) จะถูกเติมเข้าไปในห้องคาโทด ผลิตภัณฑ์ที่ได้คือ คาโทไลต์ (สารละลาย NaOH) และแอนโนไลต์ (เบรน NaCl ที่เจือจางลง) ซึ่งมีความเข้มข้นสูง (32-35%) และมีความบริสุทธิ์สูง คุณสมบัติ: ผลิตภัณฑ์ NaOH มีคุณภาพสูง ความเข้มข้นสูง ความบริสุทธิ์สูง (มีเกลือน้อยมาก) การใช้พลังงานต่ำ: ลดการใช้พลังงานในการระเหยและการเข้มข้นได้อย่างมาก เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: กำจัดปัญหาเรื่องมลพิษจากแร่ใยหิน; ระบบปิดผนึกส่วนใหญ่มีคุณภาพสูง จึงมีการรั่วไหลน้อย มีประสิทธิภาพสูง: มีประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้าสูง ทำงานได้อย่างเสถียร สถานะ: เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมและเป็นมาตรฐานใหม่สำหรับโรงงานผลิตคลอร์-อัลคาไลที่สร้างขึ้นใหม่ทั่วโลกในปัจจุบัน

3. เซลล์ปรอท

หลักการ: เป็นเซลล์แบบคาโธด โดยใช้ปรอทที่ไหลเวียน ไอออน Na+ จะถูกปล่อยประจุที่คาโธดทำให้เกิดสารผสมแอมัลกัมของโซเดียม ซึ่งจะไหลออกจากอิเล็กโทรไลเซอร์ และถูกเปลี่ยนให้เป็นสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เข้มข้นและก๊าซ H2 โดยเครื่องแยกส่วน (Decomposer) ที่มีการเติมน้ำเข้าไป คุณสมบัติ: มีศักยภาพในการผลิตสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่มีความเข้มข้นและบริสุทธิ์สูง อย่างไรก็ตาม ข้อเสียหลักคือมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดมลภาวะจากปรอท ซึ่งเป็นอันตรายร้ายแรงต่อระบบนิเวศและสุขภาพของมนุษย์ สถานะปัจจุบัน: กระบวนการนี้ได้ถูกยกเลิกไปมากแล้วในหลายประเทศเนื่องจากเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรง และบางส่วนได้เปลี่ยนมาใช้กระบวนการแบบเมมเบรนแทน

Iii. สรุป

เมมเบรนแบบอิออนเอ็กซ์เชนจ์เป็นเทคโนโลยีหลักที่ทันสมัยที่สุด เนื่องจากคุณสมบัติทางด้านเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมที่ยอดเยี่ยม ทำให้เทคโนโลยีนี้ครองตลาดในอุตสาหกรรมการผลิตคลอร์-อัลคาไลยุคใหม่ โดยปัจจุบันถือว่ามีประสิทธิภาพในการผลิตที่สูงที่สุดและทันสมัยที่สุด แนวทางพื้นฐานที่เหมาะสมเรียกได้ว่า "การผลิตแบบสีเขียว (Green Manufacturing)" ซึ่งประกอบด้วยการเลิกใช้กระบวนการที่ก่อให้เกิดมลพิษรุนแรงที่สุด (เช่น เซลล์ปรอท) การพัฒนากระบวนการทำให้บริสุทธิ์แบบเดิม (เช่น การแทนที่ใยหินในไดอะแฟรม) และการปรับแต่งเมมเบรนและโครงสร้างเซลล์อิเล็กโทรไลเซอร์ให้มีประสิทธิภาพในการใช้พลังงานและวัสดุขั้นสูงยิ่งขึ้น เป็นแนวทางที่ได้รับความเห็นพ้องของอุตสาหกรรม