فرآیند کلرآلکالی

فرآیند کلرآکالی در صنعت و تولید سود مایع

سود سوزآور که ماده ای جامد و سفیدرنگ است به آسانی می تواند رطوبت هوا را جذب کرده که درصورت تماس با پوست خاصیت خورندگی بالایی دارد. کاربردهای بسیار مختلفی برای این ترکیب شیمیایی درنظر گرفته شده است و می توان به مواردی همچون داروسازی، تولید انواع شوینده ها، کنترل میزان PH آب در دستگاه های تصفیه آب و حذف فلزات سنگین، تولید و بازیافت کاغذ و دیگر موارد اشاره نمود.
بازار جهانی کاستیک سودا یا همان سود سوزآور در سال 2017 حدود 32.6 میلیارد دلار ارزش گذاری شده است و پیش بینی می شود این مقدار تا سال 2026 به چیزی در حدود 53.23 میلیارد دلار برسد. با توجه به موارد گفته شده میزان تولید سود و کلر ازجمله شاخص های پیشرفت برای جامعه صنعتی به حساب می آید.
سود سوزآور را می توان به روش های مختلف تولید نمود ازجمله این روش ها الکترولیز محلول سدیم کلرید در یکی از انواع ظروف الکترولیتی است که به آن فرایند کلرآلکالی می گویند.
اغلب روش های تولید سود مایع و کلر مشکل مصرف بالای انرژی را دارند و به همین جهت محققین سعی بر ابداع روش هایی با مصرف کمتر انرژی داشته اند که یکی از این روش ها فرآیند کلرآلکالی است و در سطح آزمایشگاه و نیمه صنعتی کاربرد دارد.

کلرآلکالی فرآیندی است که در آن از طریق الکترولیز کلرید سدیم ، گاز کلر و سدیم هیدروکسید تولید می شود. حدود 95% کلر و 99% سود سوزآور مصرفی در صنعت به روش الکتروشیمیایی تولید می شود. با توجه به اینکه کلر از محصولات مهم شیمیایی در صنعت است، تولید کلر به عنوان شاخص تعیین کننده توسعه صنعت یک کشور شناخته شده است.
به طور کلی سه فرآیند الکتروشیمیایی برای تولید کلر و سود پرک وجود دارد:
• فرایند سلول غشایی (Membrane cell) که از سال 1970 استفاده شد
• فرایند سلول دیافراگمی (Diaphragm cell) که از سال 1885 رایج شده است
• فرایند سلول جیوه (Mercury cell) که از سال 1892 به طور صنعتی مرسوم شده است
تفاوت این روش ها با هم را می توان در روش جداسازی آند از کاتد دانست. در این فرایند از مهاجرت یا نفوذ یون هیدروکسیل به آند از طریق جداسازهایی جلوگیری می شود و درنتیجه از واکنش نامطلوب بین یون ها و تولید هیپوکلریت ممانعت میکند.

فرآیند سلول دیافراگرام

در سلول دیافراگمی از آزبست نفوذپذیر برای جدا کردن سطح آند از سطح کاتد استفاده می شود و آب نمک اشباع مورد نیاز از بخش آندی تزریق می شود. محلول مایع موجود در بخش آند به دلیل اختلاف فشار حاصل از اختلاف سطح دو بخش به بخش کاتد جریان می یابد.

در این شیوه نیز در قسمت آند یون های کلر به گاز کلر تبدیل می شود.
2 ‾Cl‾ → Cl2 + 2e
و در بخش کاتد نیز آب به سود سوزآور و گاز هیدروژن تجزیه می شود.
‾2NaCl ↔ 2Na+ + 2Cl
2H+ + 2e‾ → H2
2Na+ + 2OH‾ ↔ 2NaOH
در این روش می بایست ارتفاع آب نمک در محفظه آند بالاتر از سطح محلول در بخش کاتد باشد تا بدین وسیله آب نمک بتواند در دیافراگم جریان پیدا نماید. الکترولیز آب نمک در بخش آند انجام می شود و یون های کلر به گاز کلر تبدیل می شوند، درحالی که یون های سدیم از آزبست عبور کرده و به سمت کاتد حرکت می کند و واکنش های گفته شده در بخش کاتد انجام می شود.