Processo cloro-soda: differenze tra le versioni

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Versione delle 16:38, 15 nov 2011

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== Processo ==

Attualmente la produzione di soda e cloro gassoso viene effettuata attraverso due differenti metodi: il sistema a [[membrana semipermeabile]] e il metodo della [[cella a diaframma]]. In realtà esiste un terzo metodo, quello della [[cella a catodo di mercurio]], che risulta tuttavia gravemente dannoso per l'ambiente a causa delle problematiche di smaltimento dei reflui (solidi, liquidi e gassosi) contamintati dal mercurio. Per di più il cloro e la soda prodotti col metodo a cella di mercurio sono contaminati da tracce di mercurio stesso. Per contro, ilIl sistema a membrana semipermeabile e a diaframma non implicano l'utilizzo di mercurio, nel processo a diaframma in passato sono stati utilizzati diaframmi in asbesto, recentemente sono stati sostituiti con materiali non dannosi per la salute umana.

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Dal comparto anodico fuoriesce anche la cosiddetta ''salmoia depletta'' impoverita del cloruro reagito all'anodo e dal sodio migrato nel comparto catodico.

In realtà si dovrebbe considerare anche l'ossidazione dell'ossigeno acquoso a ossigeno gassoso.

Ma la concentrazione degli ossidrili (OH-) è così bassa nelle condizioni di conduzionepH delalle pHquali viene normalmente alimentata dellala cellasalamoia che la reazione è ridotta al minimo.

:H₂O + e^- → ½ H₂ + OH^-

Nel comparto catodico viene alimentata soda diluita, l'H+ presente dalla dissociazione dell'acqua siriducesi riduce ad idrogeno gassoso rilasciando in soluzione ioni ossidrili:

:H₂O + e^- → ½ H₂ + OH^-

Dal comparto esce quindi la soluzione di soda caustica più concentrata rispetto qualla alimentata.

Analogamente all'ossidazione, si dovrebbe considerare anche la riduzione dello ione sodio a sodio elementare, ma avendo questa coppia un potenziale standard minore di quello della coppia acqua/idrogeno gassoso a causa della [[Sovratensione (elettrochimica)|sovratensione]] dell'idrogeno, tale scarica non avviene.

La membrana semipermeabile permette agli ioni sodio di passare dal comparto anodico al comparto catodico mentra impedisce il passagio degli ioni ossidrili dal comparto catodico al comparto anodico.

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:Cl₂ + 2 OH^- → Cl^- + ClO^- + H₂O

Varianti del processo descritto possono produrre il clorato.

:3 Cl₂ + 6 OH^- → 5 Cl^- + ClO₃^- + 3 H₂O

A causa della natura corrosiva del cloro molecolare in ambiente umido, l'anodo deve essere costituito da un metallo poco reattivo come il [[titanio]], mentre il catodo può essere di [[Nichel]].

Riassumendo, durante il processo i due elettrodi sono separati dalla membrana semipermeabile. La soluzione satura di cloruro di sodio viene introdotta nel compartimentocomparto con l'anodoanodico. Quindi grazie alla corrente continua che viene fatta passare attraverso il circuito, il salecloro si scindesviluppa nelleall'anodo suee componentil'idrogeno Na⁺al e Cl^-catodo. La membrana permette solo agli ioni di sodio di raggiungere il compartimentocomparto conanodico l'anodoe ed entrare in reazionereagire con gli ossidrili prodotti dalla riduzione, formando idrossido di sodio, mentre gli ioni cloruro sono ostacolati nel dare reazione con la soda. Dunque mentre allAll'anodo si formanosviluppa idrogenocloro gassosomolecolare e ioni ossidrili,mentre al catodo gli ioni cloruro si ossidanosviluppa aidrogeno cloroe molecolare,si ilformano qualeioni viene isolato, raffinato e immagazzinatoossidrili.

=== Cella a diaframma ===

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[[File:HgNaOHElectrolysis.png|thumb|300px|Schema di una cella a mercurio utilizzata nel processo cloro-soda]]

Nel processo mediante cella a mercurio, conosciuto anche come '''processo Castner-Kellner''',<ref name=DG30>{{Cita|Diagram Group|p. 30}}</ref> la soluzione satura di cloruro di sodio galleggia sul catodo, costituito da una sottilefilm laminaliquido di mercurio. Il cloro viene prodottosviluppato all'anodo, mentre il sodio alsi catodoscioglie dovenel formamercurio unnella cosidetta amalgama col mercurio.<ref name=DG30/>

:Na⁺ + nHg + e^- → Na(Hg)_n

L'amalgama vienefluisce costantementenella espulsacosidetta all'esternocella dellasecondaria cella(disamalgamatore) dove entra in reazione con l'acqua a formare idrossido di sodio e libera il mercurio:<ref name=DG30/>metallico, nella reazione si forma anche idrogeno gassoso.

<ref name=DG30/>

:Na(Hg)_n + H₂O → NaOH + ½ H₂ + n Hg

Il mercurio viene quindi riutilizzatoriciclato all'interno dellaingresso cella elettrolitica.

Le celle a mercurio sono state gradualmente eliminate a causa del loro alto impatto ambientale. Infatti non sono stati radi i casi di avvelenamento da mercurio prodotto proprio dall'inquinamento di questo tipo di cella, come appunto avvenne in [[Canada]] e [[Giappone]] nella baia di Minimata.

== In laboratorio ==