3 phương pháp điện phân sản xuất Xút – Clo

Chúng ta đều biết Xút và Clo được sản xuất thông qua điện phân dung dịch muối NaCl. Trên thực tế sản xuất có những công nghệ điện phân nào, công nghệ nào đang được áp dụng?

Trước khi có điện, đến cuối thế kỷ 19 Xút và Clo được sản xuất riêng. Với xút là phương pháp sữa vôi, và phương pháp nung Ferit. Sau khi có phương pháp điện phân CloXút – NaOH được sản xuất cùng nhau trong quá trình điện phân tạo nên một nền công nghiệp Xút – Clo (Chlor - Alkali Industry). Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghiệp sản xuất Xút –  Clo đã phát triển với 3 phương pháp như sau:

1. Điện phân tế bào thủy ngân (mercury cell process)

dien-phan-muoi-PP-te-bao-thuy-nganLà phương pháp đầu tiên được sử dụng để sản xuất clo ở mức công nghiệp. Anốt bằng titan nằm phía trên catốt bằng thuỷ ngân lỏng, dung dịch NaCl nằm ở giữa các điện cực. Khi có dòng điện chạy qua, clo được giải phóng ở cực dương, còn natri hòa tan trong catốt thủy ngân tạo thành một hỗn hống.

Vì nước muối thường được lưu thông lại nên cần có muối để duy trì độ bão hòa của nước muối. Nước muối lần đầu tiên được khử trùng bằng clo và sau đó tinh chế bằng quá trình lọc mưa. Các sản phẩm rất tinh khiết. Clo, cùng với một ít oxy, nói chung có thể được sử dụng mà không cần làm sạch thêm.

Hỗn hống có thể tái tạo lại thủy ngân bằng cách cho phản ứng với nước tạo ra hiđrô và NaOH. Việc tách thủy ngân ra khỏi khí hydro và dung dịch Xút – NaOH sẽ dẫn đến sự thất thoát thủy ngân ảnh hưởng đến môi trường.

Quá trình điện phân sử dụng nhiều điện năng, nhưng không cần phải có hơi nước để tập trung dung dịch NaOH. Hiện nay gần như không còn dùng công nghệ này trong các nhà máy sản xuất Xút – Clo nữa vì vấn đề môi trường.

2. Điện phân màng ngăn (diaphragm cell process)

Trong quá trình tế bào màng, vùng anốt được tách ra khỏi vùng catốtbằng một màng thẩm thấu (màng này thường được làm bằng amiăng) Nên công nghệ này cũng hay được gọi là điện phân màng ngăn amiăng. Nước muối được đưa vào ngăn anode và chảy qua màng ngăn vào khe cực âm.

Nước muối ăn mòn pha loãng ra khỏi tế bào. Trên các địa điểm khác nhau, việc bốc hơi Xút - NaOH là không cần thiết do tích hợp quy trình, công nghệ và quản lý cân bằng năng lượng. Xút cũng có thể được cô đặc đến 50% và muối được loại bỏ. Điều này thường bằng cách sử dụng một quá trình bay hơi với khoảng ba tấn hơi/tấn Xút – NaOH.

Muối được tách ra khỏi dung dịch muối ăn da có thể được sử dụng để làm ngâm nước muối pha loãng. Clo có chứa oxy và thường phải được tinh chế bằng cách hóa lỏng và bốc hơi.

Phương pháp này tiêu hao ít năng lượng hơn phương pháp tế bào thủy ngân, nhưng Xút  không dễ cô lập và kết lắng.
 
3.Điện phân màng trao đổi ion (membrane cell process)
dien-phan-muoi-mang-trao-doi-ion-dongachem
Công nghệ điện phân màng trao đổi ion sản xuất Xút - Clo

Hai điểm kết nối điện của mỗi tế bào sản xuất clo, anode và cực âm, được tách ra bằng một màng trao đổi ion. Màng này chỉ cho các Ion dương (+) như ion natri và một ít nước đi qua màng. (hình minh họa)

Nước muối được khử trùng và lưu thông lại. Muối rắn thường cần thiết để làm ngâm nước muối. Sau khi tinh chế bằng phương pháp lắng đọng, nước muối được tinh chế thêm bằng một bộ trao đổi ion.
Dung dịch Xút – NaOH thu được với nồng độ khoảng 30% và, ở giai đoạn sau của quá trình, thường cô đặc ở nồng độ 50%. Khí Clo có chứa một số oxy và thường phải được làm tinh khiết bằng cách hóa lỏng và bốc hơi.

Việc tiêu thụ năng lượng điện là thấp nhất trong ba quy trình và lượng hơi cần thiết để tập trung Xút là tương đối nhỏ (ít hơn một tấn cho mỗi tấn Xút – NaOH).

Các nhà sản xuất clo đang dần dần hướng tới phương pháp sản xuất sản phẩm của mình vì quá trình tế bào màng là cách sản xuất Clo có tính thân thiện với môi trường nhất. Đến cuối năm 2015, công suất tế bào màng chiếm 64% tổng công suất sản xuất clo được lắp đặt ở châu Âu.

Tại Việt Nam từ sau năm 2020 sẽ không được sử dụng amiăng vào sản xuất công nghiệp nên các doanh nghiệp sẽ không còn sử dụng công nghệ màng trao ngăn mà chuyển sang công nghệ màng trao đổi ion.

Công ty hóa chất Đông Á – Phú Thọ là đơn vị chuyên sản xuất Xút – Clo tại Việt Nam đã khánh thành nhà máy công suât 9.000 tấn/năm (quy về Xút 100%) bạn có thể liên hệ với công ty để tìm hiểu thêm về phương pháp sản xuất và công nghệ.

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐÔNG Á 
Khu 9 – TT.Phong châu – Huyện Phù Ninh – Tỉnh Phú Thọ
Phòng kinh doanh: 0210 6523333 
Phòng hành chính: 0210 6512888
Website:dongachem.vn