Lịch sử công nghệ sản xuất xút – NAOH công nghiệp

Xút được biết đến với tính kiềm mạnh nên được sử dụng rộng rãi trong việc tẩy rửa công nghiệp, sản xuất hợp chất hữu cơ vô cơ. Năm 2016 thế giới sản xuất trên 70 triệu tỷ tấn xút.

Ứng dụng rộng rãi của xút trong đời sống

xút-ứng-dụng-trong-công-nghiệp

Xút là hợp chất vô cơ phổ biến của của Natri. NaOH – Natri hydroxit – Caustic soda là các tên gọi khác của xút. Xút tồn tại ở hai dạng chất rắn màu trắng ở dạng viên, vảy hoặc ở dạng dung dịch xút bão hòa 32%, 45% hoặc 50%.

Được biết đến với tính kiềm mạnh cho nên xút được sử dụng rộng rãi trong việc tẩy rửa, xản xuất giấy và các chất hữu cơ vô cơ khác. Ước tính năm 2016 cả thế giới sản xuất trên 70 triệu tỷ tấn xút. Dưới đây là hình minh họa về tỷ lệ ứng dụng xút vào các ngành công nghiệp trên thế giới.

Lịch sử công nghệ sản xuất xút

Quá trình sản xuất xút được phát triển cùng với sự phát triển của khoa hoc kỹ thuật nói chung. Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu về một số phương pháp sản xuất xút trong công nghiệp.

Sản xuất xút theo phương pháp hóa học:

– Phương pháp sữa vôi:Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ = 2NaOH + CaCO₃
Nhược điểm của phương pháp này là tạo ra sản phẩm thừa là CaCO_3,và nồng độ xút loãng chỉ đạt 120 (g/l)
– Phương pháp Ferit: Nung ở 10000C Na₂CO₃ + Fe₂O₃ = Na₂O.Fe₂O₃ + CO₂
Na₂Fe₂O₃ + H₂O = 2NaOH + Fe₂O₃
Phương pháp này cho xút đặc nồng độ 370 (g/l). Hiện nay phương pháp hóa học để sản xuất xút chỉ
chiếm 1%.

Sản xuất xút bằng phương pháp điện phân:

Điện phân xút

Cuối thế kỷ 19 bắt đầu sử dụng phương pháp điện phân dung dịch muối ăn cho ra cùng lúc sản phẩm Xút và Clo:
2NaCl + 2H₂O = Cl₂ + 2NaOH + H₂
Trong phương pháp điện phân ta đồng thời tạo ra xút 1,13 tấn xút/1 tấn Cl₂.
Trong phương pháp điện phân để sản xuất cùng lúc Xút – Clo cũng phát triển thành 3 phương pháp khác nhau như:
– Phương pháp Catốt rắn với màng lọc
– Phương pháp Calốt lỏng (Hg) không cần màng
– Phương pháp dùng màng trao đổi ion.Trong 3 phương pháp trên quá trình anốt đều giống nhau:
2Cl -2e —> Cl₂
Tuy nhiên điện cực dùng làm anốt thì được cải tiến liên tục từ điện cực Manhêtít, điện cực graphit, Pt, Ti phủ Pt đến Titan phủ RuO₂ + TiO₂. Còn quá trình Catốt của 2 phương pháp màng và màng trao đổi ion là:
2H⁺ + 2e —> H₂
Phương pháp Catốt rắn với màng lọc cho hỗn hợp NaCl + NaOH tỷ lệ 1:1 theo phân tử. Dung dịch này sau đó phải cô đặc thành xút hàng hóa có dư 1-3,5% NaCl và một số tạp chất khác. Còn phương pháp màng trao đổi ion thì lượng NaCl rất nhỏ.
Quá trình Catốt trong phương pháp thuỷ ngân xảy ra khác hẳn:
Na⁺ + nHg + e —> NaHgn
Sau đó đưa hỗn hỗng thuý ngân đi phân hủy:
2H₂O + 2NaHgn —> H₂ + 2Na⁺ + 2OH^– + 2nHg
ta được dung dịch NaOH có độ tinh khiết cao (không có muối)
Từ năm 1968 thế giới đã bắt đầu sử dụng điện cục anốt Titan phủ TiO₂ + RuO₂ xu hướng chuyển dần sang phương pháp màng trao đổi ion nhiều hơn.

Phương pháp điện phân màng trao dổi Ion hiện đại nhất hiện nay

Trước đây các nhà máy hóa chất tại Việt Nam sử dụng công nghệ màng ngăn ămiang để sản xuất xút. Đây là công nghệ cũ, có nhiều hạn chế như không tốt cho sức khỏe, hao phí điện năng, lãng phí nguyên liệu đầu vào.