PROCESOS INDUSTRIALES DE OBTENCIÓN
Existen tres procesos industriales electrolíticos empleados hoy en día para la obtención y concentración del hidróxido de sodio en solución acuosa. En los tres casos la materia prima es salmuera de cloruro de sodio natural obtenida de yacimientos ricos en esta sal (NaCL), con diferentes grados de pureza:
1. Por celdas de membrana de intercambio catiónico:
Es producida como una solución de concentración 30% W/W, que es normalmente concentrada por evaporación al 50% W/W usando vapor a altas presiones.
Es el método más utilizado actualmente; selectivamente el agua y los iones Na+ fluyen hacia el cátodo por la membrana que permite el paso hacia una sola dirección, previniendo el flujo entre compartimentos. La salmuera saturada entra al compartimento del ánodo de titanio, donde se forma cloro en estado gaseoso por medio de una reacción de oxidación:
Reacción de oxidación en el ánodo (electrodo positivo de titanio):
2Cl-(aq)→Cl2(g)+2e- E°redV=-1,36
Reacción de reducción el cátodo (electrodo negativo de níquel):
H2O(l)+2e-→H2(g)+2OH-(aq) E°redV=-0,83
Los iones Na+ (aq) migran a través de la membrana al compartimiento del cátodo combinándose por medio de un enlace iónico con los iones negativos hidroxilos OH-(aq) para formar NAOH(aq)
La reacción completa es la siguiente:
H2O(l)+2Cl-(aq) + 2Na+(aq)→2Na+(aq)+2OH-(aq)+Cl2(g) E°V=0,53
El producto luego es concentrado por un proceso de evaporación hasta el 50 %
Diagrama de celda de membrana de intercambio catiónico para obtención de soluciones de hidróxido de sodio.
2-Método de electrólisis con cátodo de amalgama de mercurio:
En el método de electrólisis con cátodo de amalgama de mercurio es necesario adecuar las materias primas ya que la sal de cloruro de sodio tiene otros cationes como de calcio y magnesio, para limpiar estos cationes de nuestra salmuera es necesario agregar carbonato de sodio para que el anión carbonato reaccione y se forme carbonato de calcio que es insoluble en agua. Para precipitar el ion magnesio se adiciona hidróxido de sodio para que se forme hidróxido de magnesio y precipite, así podemos eliminar cationes que dañen nuestro producto. Posteriormente se electroliza la salmuera con la el electrodo de mercurio con un voltaje de 5 V y se forma la amalgama, la siguiente ecuación representa el proceso.
3O+)2 NaCl+2 H2O→(2Na+)+(2Cl-)+(OH-)+(H
La salmuera se disocia en agua después de ser purificada, luego se pasa a un electrolizador donde este tiene un catodo de mercurio y se hace pasar a través de el hacia la salmuera, un voltaje de 5V. dándose la siguiente reacción.
(Na+)+Hg+2e-→NaHg
2Cl-→Cl2+2e-
Sumando las semireacciones y esta en solución acuosa se realiza la siguiente reacción
2NaHg+2H2O→2NaOH+2Hg+H2
El mercurio se recircula al catodo otra vez y se forma el hidróxido de sodio en solución además de hidrogeno. La solución de hidróxido de sodio pasa a a una evaporación del agua hasta que cumpla con los requerimientos exigidos por el cliente. A continuación se muestra un diagrama de cátodo de mercurio.
3- Método de elctrolisis por diafragma:
Otra forma de electolisis mas ecológica y segura es la de diafragma en donde el tanque esta separado por un diagrama de asbesto poroso , en una parte esta el anodo de titanio y en la otra parte esta el catodo de acero, se hace pasar el voltaje a través de la celda. Los iones sodio pasan a través de la membrana de asbesto a una solución básica y se forma el hidróxido de sodio, el cloro y el hidrogeno salen del electrolizador en forma gaseosa. A continuación se observa el diagrama del electrolizador de diafragma.
Diagrama de celda de membrana de amalgama de mercurio para obtención de soluciones de hidróxido de sodio.
Diagrama de celda de diafragma de asbesto para obtención de soluciones de hidróxido de sodio.
