Mục lục Giới thiệu chung Tinh chất hóa lý chung 2.1 Tinh chất vật lý 2.2 Tinh chất hóa học Ứng dụng Nguyên liệu Phương pháp sản xuất 5.1 Phương pháp hóa học 5.2 Phương pháp điện hóa 5.2.1 phương pháp điện phân catot rắn màng ngăn 5.2.1.1 Cơ sở lý thuyết điện phân catot rắn màng ngăn 5.2.1.2 sơ đồ công nghệ điện phân catot màng ngăn 12 5.2.1.3 sơ đồ khối điện phân catot màng ngăn 13 5.2.2 phương pháp điện phân catot rắn màng chon lọc ion 13 5.2.2.1 sơ đồ công nghê catot rắn màng chon lọc ion 14 5.2.2.2 sơ đồ khối catot rắn màng chon lọc ion .15 5.2.3 phương pháp điện phân catot thủy ngân 15 5.2.3.1 Cơ sở lý thuyết điện phân catôt thủy ngân .15 5.2.3.2 sơ đồ công nghệ điện phân catôt thủy ngân 17 5.2.3.3 sơ đồ khối điện phân catôt thủy ngân 18 5.3 So sánh hai phương pháp điện phân catot rắn catot thủy ngân 18 Cô đặc xút 19 Tài liệu tham khảo 20 Giới thiệu chung Natrihidroxit (NaOH) gọi xút, Natri hydroxit tạo thành dung dịch kiềm mạnh hòa tan dung môi nước, NaOH tinh khiết chất rắn màu trắng dạng viên, vẩy, hạt hay dung dịch bão hòa (50%) Nó sử dụng nhiều ngành công nghiệp giấy, dệt nhuộm, xà phòng chất tẩy rửa Natri hydroxit dễ hấp thụ CO2 không khí thường bảo quản bình có nắp kín Nó phản ứng mãnh liệt với nước giải phóng lượng nhiệt lớn, hòa tan etanol metanol Nó hòa tan ete dung môi không phân cực, để lại màu vàng giấy sợi Hình NaOH dạng rắn Tình hình sản xuất xu hướng công nghệ Xút (NaOH) sản phẩm quan trọng ngành công nghiệp hóa chất (CNHC) Đây sản phẩm hóa chất thông dụng mà giá bán có mức dao động lớn, từ 30 đến 500 USD/tấn.Toàn giới có khoảng 500 công ty sản xuất xút - clo lớn với công suất danh định 45 triệu xút năm Một phần ba tổng sản lượng xút toàn cầu sản xuất Mỹ với giá cạnh tranh Hơn 95% sản lượng xút - clo giới sản xuất phương pháp điện phân dung dịch muối ăn với ba công nghệ chính: điện cực thủy ngân, điện phân màng ngăn màng trao đổi ion châu Âu, khoảng 54% tổng công suất xút - clo theo công nghệ điện cực thủy ngân, 22% theo công nghệ điện phân màng ngăn 22% theo công nghệ điện phân màng trao đổi ion Nhưng trước áp lực quy định nghiêm ngặt bảo vệ môi trường, Hiệp hội nhà sản xuất xút - clo châu Âu cam kết đến năm 2025 đóng cửa chuyển đổi toàn nhà máy xút-clo theo công nghệ điện cực thủy ngân sang công nghệ màng trao đổi ion Hiện nay, tất nhà máy xút - clo xây dựng giới áp dụng công nghệ màng trao đổi ion, công nghệ có mức tiêu hao nhiên liệu thấp nhất, giá thành sản phẩm thấp không ảnh hưởng đến môi trường Để đánh giá tổng chi phí sản xuất xút-clo, người ta tính toán chi phí sản xuất theo đơn vị ECU (1 ECU = 1,0 clo + 1,1 xút) Hình Công suất sản xuất xút toàn giới năm 2002 Tinh chất hóa lý chung 2.1 Tinh chất vật lý NaOH ( hay gọi Xút ) chất rắn không màu, không mùi, dễ hút ẩm, dễ nóng chảy, tan nhiều nước tan tỏa nhiều nhiệt Dung dịch NaOH có tính nhờn, làm bục vải, giấy ăn mòn da Bảng 1: tính chất vật lý xút Công thức phân tử NaOH Mol khối lượng 39,9971 g mol -1 Xuất White, sáp, mờ đục tinh thể Hương không co Mật độ 2,13 g / cm Điểm nóng chảy 318 ° C, 591 K, 604 ° F Điểm sôi 1388 ° C, 1661 K, 2530 ° F Độ hòa tan trongnước 111 g/100 mL (ở 20 ° C) Độ tan methanol 23,8 g/100 mL Độ tan ethanol [...]... biệt để tạo ra NaOH và H2 theo phản ứng: Na(Hg)n + H2O = NaOH + 1/2 H2 + nHg Trên anôt graphit, ngoài clo là sản phẩm chính, còn có quá trình phóng điện của OHtạo thành các sản phẩm phụ là O 2, CO2 như ở thùng điện phân với catốt rắn Trong công nghiệp, điện áp thực của quá trình điện phân giao động trong khoảng 4,4 ~ 4,8 von Thuỷ ngân, theo đáy nghiêng của thang điện phân, liên tục chảy vào thùng phân... Tiêu hao nhiều điện năng E cần để sản xuất 1 tấn NaOH 1,3 lần so với pp Catốt rắn Vốn đầu tư rất cao, cao hơn phương pháp màng ngăn tới 40% Phải dùng Hg là kim loại qu , hiếm, đồng thời lại độc hại.Do có nhiều nhược điểm như vậy, nên nếu không cần xút sạch (như trong công nghiệp sản xuất sợi nhân tạo) thì điện phân màng ngăn sử dụng hích hợp hơn, kinh tế hơn 18 Cô đặc và điều chế xút rắn 6 Cô đặc xút... và Hg Tủa Lọc Na(Hgn) H2O H Rửa H Thiết bị phân giải Hg NaOH 50% Hình11 :sơ đồ khối điện phân catôt thủy ngân 5.3 So sánh hai phương pháp điện phân catot rắn và catot thủy ngân ưu điểm: Phương pháp điện phân với catốt thuỷ ngân có ưu điểm lớn là điều chế được xút sạch có nồng độ rất cao, gấp 5-6 lần nồng độ xút khi điều chế bằng phương pháp điện phân màng ngăn Vì vậy tiết kiệm được nhiều hơi nước và. .. lọc ion 5.2.3 Phương pháp điện phân catot thủy ngân Ưu điểm: Sản phẩm có nồng độ cao hơn khi điện phân theo phương pháp catốt rắn có màng ngăn Nhược điểm: Vốn đầu tư rất cao, tốn năng lượng Phải dùng Hg là kim loại qu , hiếm, đồng thời lại độc hại 5.2.3.1Cơ sở lý thuyết quá trình điện phân theo phương pháp catôt thủy ngân * Quá trình điện phân - Thùng điện phân dùng graphit làm anốt và dòng thuỷ ngân... 2HCl + 3NaOH = NaClO3 + 2NaCl + 3H2O (26) Qua các phản ứng ở trên ta thấy nguồn gốc của các phản ứng phụ xảy ra trong không gian anôt là do ion OH- từ không gian catôt sang Do đ , để hạn chế các phản ứng ph , cần phải dùng màng ngăn không cho các sản phẩm catolit, chủ yếu là OH- , trộn lẫn với anolit Vì vậy dung dịch muối ăn phải liên tục chảy từ không gian anôt sang không gian catôt Ngoài ra, màng... 7 Sơ đồ khối quy trình sản xuất xút – clo theo phương pháp catot rắn 5.2.2 phương pháp điện phân catot rắn màng chon lọc ion Ưu điểm: - Cấu tạo gọn, chiếm ít diện tích mặt bằng; - Trong quá trình làm việc khoảng không gian giữa các điện cực luôn chứa đầy chất lỏng nên tránh được tình trạng cạn nước muối, do đó không xảy ra sự cố rò rỉ khí clo gây ô nhiễm môi trường tại nơi sản xuất; - Độ bền của thùng... bằng điện phân theo phương pháp màng ngăn, có ba thành phần chủ yếu: NaOH: 100-140g/l; NaCl: 160-200g/l; Nước: ~900g/l Độ tan của muối sẽ giảm nhiều khi tăng nồng độ xút trong dung dịch Do đó cần phải cô đặc để nâng cao nồng độ của xút và loại được muối ăn trong dung dịch Với dung dịch xút khoảng 40-50 %, nhiệt độ hạ từ 100o C xuống 20o , độ tan của muối trong dung dịch giảm 2/3 Sản xuất xút tinh thể:... Nước nóng được liên tục đưa vào đáy để phân huỷ hỗn hống, tạo thành xút và H2 NaHgn + H2O = NaOH + 1/2H2 + nHg Thực t , quá trình này gồm các phản ứng sau: 16 5.2.3.2 sơ đồ công nghệ điện phân catôt thủy ngân Hình: 10 sơ đồ công nghệ điện phân catôt thủy ngân 17 5.2.3.3 sơ đồ khối điện phân catôt thủy ngân NaCL BaCl NaOH+ Na2CO3 H2O 2 Chuẩn bị dung dịch Đun nóng Tủa Ca2 +, Mg2+ Axit hóa BaSO4 Đun nóng... được liên tục đưa vào thùng điện phân Khi cho qua dung dịch NaCl dòng điện một chiều, trên anốt graphit xảy ra sự phóng điện ion Cl- và có khí clo thoát ra (giống như điện phân trong thùng catốt rắn) 2Cl- - 2e = Cl2 Trên catốt thủy ngân, quá thế của H+ rất cao nên thế phóng điện của nó trên catốt thủy ngân là rất lớn: 1,7 - 1,8 5 V trong khi thế phóng điện của Na+ trên catôt thủy ngân chỉ 1,2 V nên Na+ phóng... anôt sang không gian catôt Ngoài ra, màng ngăn còn có tác dụng giữ cho H2 và Cl2 không hỗn hợp được với nhau tạo thành một hỗn hợp nổ Điều kiện điện phân: - Mặc dù đã dùng màng ngăn, vẫn không ngăn được các phản ứng ph , đặc biệt, khi mức độ phân huỷ muối ăn để tạo thành xút vượt quá 50% thì hiệu suất dòng điện giảm xuống nhanh Do đó trong thực t , người ta chỉ duy trì độ phân huỷ muối ăn khoảng 45-55%