روش های تولید کاستیک سودا

سل جیوه ای

سود تولید شده به کمک هر یک از این سه روش مقداری ناخالصی حاوی نمک دارد. روش سل جیوه ای حاوی مقداری اندک از این نوع ناخالصی است و سود تولید شده با کمک این روش دارای خلوص بالایی از نظر وجود نمک هایی مانند سدیم کلرید و سدیم کلرات است اما از وجود جیوه در سود نمی توان چشم پوشی کرد.

رفع ناخالصی جیوه با حرارت دادن وعبور سود تولیدی از فیلترهایی از جنس کربن فعال هزینه و مصرف انرژی بالایی را می طلبد که مقرون به صرفه نخواهد بود. همچنین جیوه جداسازی شده نیز می تواند وارد طبیعت و آب های زیر زمینی گردد که آلودگی های زیادی را در پی خواهد داشت.

معمولا برای خالص سازی سودسوزآور تولید شده به کمک هریک از روش های ذکر شده نیاز به تبخیر و خنک سازی سود وجود دارد.برای این کار نیاز به صرف انرژی بالایی است که با توجه به دما و فشار و نوع سل طراحی شده این هزینه برای هر کدام از سل ها متفاوت است.

سل جیوه ای تولید کاستیک سودا

سل جیوه ای با بیشترین مصرف برق و انرژی، چیزی در حدود 3600 کیلووات ساعت و سل غشایی با مصرف انرژی 2800 کیلو وات ساعت به ترتیب جز پر مصرف ترین و کم مصرف ترین روش ها به شمار می روند. همچنین سل دیافراگمی از نظر مصرف انرژی چیزی بین این دو روش قرار دارد.روش سل جیوه ای روشی قدیمی است که امروزه به دلیل مصرف انرژی بالا و ثابت شدن خطرات جیوه برای سلامتی و محیط زیست کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.

سل دیافراگم

چیزی حدود 84% از مصرف سود و کلر در جهان به کمک روش غشایی و روش دیافراگم تامین می شود.از مزایای بهره گیری از فرایند غشایی و دیافراگم می توان به جدابودن و مخلوط نشدن دو قسمت کاتولیت (سود به همراه آب در قسمت کاتد)و آنولیت (آب نمک در قسمت آند) اشاره کرد. در فرایند دیافراگم، یک جداساز نفوذ پذیر از جنس آزبست دو قسمت آنولیت و کاتولیت را از هم جدا می کنند و در فرایند غشایی از غشای تبادل یون به عنوان جداکننده استفاده می کنند.

در فرایند تولید کاستیک سودا و کلر به کمک سل جیوه، کاتد خود با تشکیل آلیاژی از سدیم و جیوه (سدیم آمالگام) در نقش جداکننده عمل می کند و سپس با آب واکنش می دهد تا caustic soda و هیدروژن را در راکتوری جداگانه تولید کند.که همین امر موجب تولید جیوه در هنگام استفاده از سل های جیوه ای و تولید ازبست در سل های دیافراگمی می شود که ماده ای مضر و سمی است و برای محیط زیست خطرات جبران ناپذیری را به همراه دارد.

معایب

از جمله خسارات محیط زیستی که روش های کلر آلکالی در پی دارند می توان به تولید ترکیبات زائد جامد از جمله نمک؛ ضایعات غشا های استفاده شده، کاتد ها و آند ها و… اشاره کرد. برای جلوگیری از تخریب محیط زیست سل های دیافراگمی تدابیری را اندیشیده اند که از جمله ی آن می توان به استفاده ی مجدد RuO2/TiO2 از کاتد های نیکلی و همچنین پوشش دهی مجدد آند استفاده شده با فلزات بی اثر اشاره کرد با این کار نه تنها تولید ضایعات محیط زیستی کمتر می گردد، در هزینه ها نیز شاهد کاهش چشمگیری هستیم.

اما مشکل جدی ای که در سل های دیافراگم وجود دارد آزاد شدن آزبست در اینگونه سل ها است. استفاده از آزبست به دلیل خطرات زیادی که برای سلامتی انسان دارد در بسیاری از کشور های دنیا ممنوع اعلام شده است.

سل غشایی

مضرات و معایبی که دو روش پیشین داشت موجب گشت تا دانشمندان به فکر روشی جایگزین با هزینه و خطرات محیط زیستی کمتر، باشند. در سال 1970 با کشف شدن اثرات مخرب جیوه و آزبست، روش سل غشایی به سرعت توسعه پیدا کرد.

در سل غشایی به کمک غشای انتخاب پذیر از جنس پلیمر پرفلورو با داشتن گروه های تبادلی کاتیونی، آند و کاتد را از هم جدا می کنند.این غشای انتخاب پذیر یون های سدیم را انتقال می دهد اما از نفوذپذیری یون های هیدروکسید از کاتولیت به آنولیت خودداری می کند. یون های سدیم به همراه آب با عبور از غشا به سمت کاتد مهاجرت می کند و با هیدروژن یونیزه شده در قسمت کاتد واکنش می دهد که موجب تولید سود سوزآور با خلوص بالا می شود.

در این روش باید به این نکته توجه کرد که به دلیل قابلیت خورنده بودن کلر، آند باید از جنس فلزاتی مانند تیتانیوم تشکیل شود که وارد واکنش نمی شود. همچنین استفاده از آند فلزی به جای گرافیت از تولید عناصری مانند سرب و کلر در فاضلاب شهری خود داری می کند و طول عمر سل را نیز بهبود می بخشد.