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Processo cloralcali

1890
Impianto di elettrolisi per il processo cloro-alcali in un laboratorio d'epoca, ingegneria chimica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il processo di clorazione è un processo industriale metodo per l'elettrolisi della soluzione di cloruro di sodio (NaCl), nota come salamoia. È la fonte principale per la produzione di cloro (Cl₂), idrossido di sodio (NaOH) e idrogeno (H₂), che sono prodotti chimici di base essenziali. I metodi moderni utilizzano una cella a membrana per separare i prodotti dell'anodo e del catodo, garantendo un'elevata purezza ed efficienza.

Il processo cloro-soda è una delle applicazioni su larga scala dell'elettrolisi, fondamentale per la moderna industria chimica. La reazione complessiva è [latex]2NaCl + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + Cl_2 + H_2[/latex]. Il processo avviene in una cella elettrolitica con una soluzione salina come elettrolita. All'anodo, gli ioni cloruro vengono ossidati per formare cloro gassoso: [latex]2Cl^- \rightarrow Cl_2 + 2e^-[/latex]. Al catodo, l'acqua viene ridotta per formare idrogeno gassoso e ioni idrossido: [latex]2H_2O + 2e^- \rightarrow H_2 + 2OH^-[/latex].

Un aspetto critico del processo è mantenere separati i prodotti, cloro e idrossido di sodio, che altrimenti reagirebbero formando ipoclorito di sodio e clorato. Storicamente, questo risultato veniva ottenuto utilizzando celle a mercurio o celle a diaframma, ma queste sono state ampiamente eliminate a causa di problemi ambientali (inquinamento da mercurio) e di una minore efficienza. Lo standard moderno è la cella a membrana. Questa cella utilizza una membrana a scambio cationico (tipicamente realizzata in un polimero perfluorurato come il Nafion) che separa i compartimenti anodico e catodico. La membrana è permeabile agli ioni positivi come Na⁺ ma impermeabile agli ioni negativi come Cl⁻ e OH⁻. Gli ioni sodio migrano attraverso la membrana dal compartimento anodico a quello catodico, dove si combinano con gli ioni idrossido prodotti al catodo per formare idrossido di sodio ad alta purezza.

Questa tecnologia ha migliorato significativamente l'efficienza energetica e la purezza del prodotto del processo cloro-alcali, eliminando al contempo i rischi ambientali associati al mercurio. La coproduzione di tre sostanze chimiche principali rende complessa l'economia del processo, poiché la domanda di mercato di cloro e soda caustica (NaOH) deve essere bilanciata.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingegneria chimica

Tipo

Processo industriale

Interruzione

Rivoluzionario

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • l'elettrolisi iniziale della salamoia di humphry davy
  • invenzione della dinamo per la generazione di energia elettrica su larga scala
  • sviluppo delle prime tecnologie del diaframma e delle celle a mercurio
  • leggi di faraday sull'elettrolisi

Applicazioni

  • produzione di plastica pvc (da cloro)
  • purificazione dell'acqua e disinfettanti (cloro e ipoclorito di sodio)
  • produzione di cellulosa e carta (sbiancamento)
  • produzione di saponi, detergenti e tessuti (idrossido di sodio)
  • sintesi chimica per una vasta gamma di prodotti

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Correlato a: processo cloroalcalino, elettrolisi, cloro, idrossido di sodio, soda caustica, salamoia, cella a membrana, chimica industriale.

Contesto storico

Processo cloralcali

1875-01-01
1881
1884
1890
1890
1899-01-01
1900
1870
1876
1882-01-01
1886-04-23
1890
1897
1900
1900

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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