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Processo Cloro-álcali

1890
Configuração de eletrólise para o processo cloro-alcalino em um laboratório vintage, engenharia química.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O processo cloro-álcali é um processo industrial. método para a eletrólise da solução de cloreto de sódio (NaCl), conhecida como salmoura. É a principal fonte para a produção de cloro (Cl₂), hidróxido de sódio (NaOH) e hidrogênio (H₂), que são produtos químicos essenciais. Os métodos modernos utilizam uma célula de membrana para separar os produtos do ânodo e do cátodo, garantindo alta pureza e eficiência.

O processo cloro-álcali é uma das aplicações em larga escala da eletrólise, fundamental para a indústria química moderna. A reação global é [latex]2NaCl + 2H_2O rightarrow 2NaOH + Cl_2 + H_2[/latex]. O processo ocorre em uma célula eletrolítica com uma solução salina como eletrólito. No ânodo, os íons cloreto são oxidados para formar gás cloro: [latex]2Cl^- rightarrow Cl_2 + 2e^-[/latex]. No cátodo, a água é reduzida para formar gás hidrogênio e íons hidróxido: [latex]2H_2O + 2e^- rightarrow H_2 + 2OH^-[/latex].

Um aspecto crucial do processo é manter os produtos, cloro e hidróxido de sódio, separados, pois, caso contrário, reagiriam para formar hipoclorito e clorato de sódio. Historicamente, isso era conseguido usando células de mercúrio ou células de diafragma, mas estas foram amplamente descontinuadas devido a preocupações ambientais (poluição por mercúrio) e menor eficiência. O padrão moderno é a célula de membrana. Esta célula utiliza uma membrana de troca catiônica (normalmente feita de um polímero perfluorado como o Nafion) que separa os compartimentos do ânodo e do cátodo. A membrana é permeável a íons positivos como o Na⁺, mas impermeável a íons negativos como o Cl⁻ e o OH⁻. Os íons de sódio migram através da membrana do compartimento do ânodo para o compartimento do cátodo, onde se combinam com os íons hidróxido produzidos no cátodo para formar hidróxido de sódio de alta pureza.

Essa tecnologia melhorou significativamente a eficiência energética e a pureza do produto no processo cloro-álcali, eliminando os riscos ambientais associados ao mercúrio. A coprodução de três produtos químicos principais torna a economia do processo complexa, pois a demanda de mercado por cloro e soda cáustica (NaOH) precisa ser equilibrada.

UNESCO Nomenclature: 3305
Engenharia química

Tipo

Processo Industrial

Interrupção

Revolucionário

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • A eletrólise inicial da salmoura de Humphry Davy
  • invenção do dínamo para geração de eletricidade em larga escala
  • desenvolvimento das primeiras tecnologias de diafragma e células de mercúrio
  • Leis de Faraday da eletrólise

Aplicações

  • Produção de plástico PVC (a partir de cloro)
  • purificação de água e desinfetantes (cloro e hipoclorito de sódio)
  • fabricação de celulose e papel (branqueamento)
  • Produção de sabões, detergentes e têxteis (hidróxido de sódio)
  • síntese química para uma vasta gama de produtos

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: processo cloro-álcali, eletrólise, cloro, hidróxido de sódio, soda cáustica, salmoura, célula de membrana, química industrial.

Contexto histórico

Processo Cloro-álcali

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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