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염소알칼리 공정

1890
Electrolysis setup for chloralkali process in a vintage laboratory, chemical engineering.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

염소알칼리 공정은 산업 공정입니다. 방법 염화나트륨(NaCl) 용액의 전기분해는 염수를 이용하는 공정입니다. 이 용액은 염소(Cl₂), 수산화나트륨(NaOH), 수소(H₂)와 같은 필수 원자재 화학물질을 생산하는 주요 원료입니다. 현대적인 방법에서는 멤브레인 전해조를 사용하여 양극과 음극 생성물을 분리함으로써 높은 순도와 효율을 확보합니다.

염소알칼리 공정은 현대 화학 산업의 근간이 되는 전기분해의 가장 대규모 응용 분야 중 하나입니다. 전체 반응식은 [latex]2NaCl + 2H_2O rightarrow 2NaOH + Cl_2 + H_2[/latex]입니다. 이 공정은 염수 용액을 전해질로 사용하는 전기분해조에서 진행됩니다. 양극에서는 염화 이온이 산화되어 염소 기체가 생성됩니다. [latex]2Cl^- rightarrow Cl_2 + 2e^-[/latex]. 음극에서는 물이 환원되어 수소 기체와 수산화 이온이 생성됩니다. [latex]2H_2O + 2e^- rightarrow H_2 + 2OH^-[/latex].

이 공정에서 가장 중요한 측면은 생성물인 염소와 수산화나트륨을 분리하는 것입니다. 만약 분리된다면 이들은 반응하여 차아염소산나트륨과 염소산염을 생성할 것입니다. 과거에는 수은 전해조나 격막 전해조를 사용하여 이를 달성했지만, 수은 오염과 낮은 효율이라는 환경 문제로 인해 대부분 사용이 중단되었습니다. 현대의 표준은 막 전해조입니다. 이 전해조는 양이온 교환막(일반적으로 나피온과 같은 과불화 중합체로 만들어짐)을 사용하여 양극과 음극을 분리합니다. 이 막은 Na⁺와 같은 양이온은 투과시키지만 Cl⁻ 및 OH⁻와 같은 음이온은 투과시키지 않습니다. 나트륨 이온은 막을 통과하여 양극에서 음극으로 이동하고, 음극에서 생성된 수산화 이온과 결합하여 고순도 수산화나트륨을 생성합니다.

이 기술은 염소알칼리 공정의 에너지 효율과 제품 순도를 크게 향상시키는 동시에 수은과 관련된 환경 위험을 제거했습니다. 세 가지 주요 화학 물질을 동시에 생산하기 때문에 염소와 가성소다(NaOH)에 대한 시장 수요의 균형을 맞춰야 하므로 공정의 경제성이 복잡합니다.

UNESCO Nomenclature: 3305
화학공학

유형

산업 공정

분열

혁명가

용법

널리 사용됨

전구체

  • 험프리 데이비의 염수 전기분해 초기 연구
  • 대규모 전력 생산을 위한 다이너모의 발명
  • 초기 격막 및 수은 전지 기술의 개발
  • 패러데이의 전기분해 법칙

응용 프로그램

  • PVC 플라스틱 생산 (염소로부터)
  • 정수 및 소독제(염소 및 차아염소산나트륨)
  • 펄프 및 제지 제조(표백)
  • 비누, 세제 및 섬유 생산(수산화나트륨)
  • 다양한 제품의 화학 합성

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

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관련 용어: 염소알칼리 공정, 전기분해, 염소, 수산화나트륨, 가성소다, 염수, 막 전지, 산업 화학.

역사적 맥락

염소알칼리 공정

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

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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