- Zur Darstellung von NaOH wurde
früher die sogenannte 'Kaustifizierung von Soda' eingesetzt:
Na2CO3 + Ca(OH)2 ⟶ 2 NaOH + CaCO3 NaOH wird daher auch als 'kaustifizierte Soda' bezeichnet. Heute wird NaOH als Beiprodukt der Chloralkali-Elektrolyse, d.h. der Elektrolyse einer wässrigen NaCl-Lösung gewonnen:NaCl + H2O ⟶ NaOH + 1/2 H2 + 1/2 Cl2 Das bedingt, dass die NaOH- mit der Cl2-Chemie stets eng gekoppelt ist. Bei den unterschiedlichen Verfahren der Chloralkali-Elektrolyse ist aus zwei Gründen die Trennung von Anionen- und Kationenraum nötig:- Da an der Kathode elementarer Wasserstoff und an der Anode elementares Chlor gebildet werden, ist die Entstehung von explosivem Chlorknallgas (H2 + Cl2) zu vermeiden.
- Ferner disproportioniert elementares Chlor bei Kontakt mit Natronlauge gemäß:
Cl2 + 2 OH- ⟶ OCl- + Cl- + H2O zu Chlorid und Hypochlorit (Chlorat(I)).
Zu den einzelnen Verfahren:- Das Amalgamverfahren ist in Europa noch relativ weit verbreitet.
Bei diesem Verfahren wird die hohe Überspannung der H2-Abscheidung an Quecksilber
ausgenutzt, die zu einer Vertauschung der Abscheidepotentiale von Na und H führen.
Bei 80oC wird eine 25 %-ige NaCl-Lösung mit 4-5 V und 300 kA (Stromdichte: 8-15 kA/m2)
elektrolysiert. Die Anode besteht aus einer 10 cm dicken gelochten Graphitplatte, die
Kathode bildet elementares Quecksilber (s. Abb. 2.5.1.)
Abb. 2.5.1. Amalgam-Verfahren (schematisch) ‣SVG - In der Elektrolysezelle:
2 NaCl ⟶ 2 Na + Cl2 - Im Amalgamabscheider:
2 Na + 2 H2O ⟶ 2 NaOH + H2
2 NaCl + 2 H2O ⟶ Cl2 + 2 NaOH + H2 Der Vorteil des Amalgamverfahrens ist, dass durch die Trennung von Elektrolyse-Zelle und Amalgamabscheider absolut Chlorid-freie Natronlauge erzeugt werden kann. Nachteilig ist selbstverständlich die hohe Emission von elementarem Quecksilber, die im Jahr 1992 bei 26 t Hg lag. - In der Elektrolysezelle:
- Beim Diaphragmaverfahren wird eine einfache Elektrolyse mit Trennung der beiden Räume durch ein Asbest-Diaphragma durchgeführt. Nachteil dieses Verfahrens ist der Sauerstoffgehalt des Chlors, die stark verdünnte Natronlauge sowie die Verwendung von Asbest als Diaphragma. Wegen des Verbotes von Asbest ist dieses Verfahren heute bei Neuanlagen ohne Bedeutung.
- Das Membran-Verfahren ist derzeit die Methode der Wahl zur Chlor- und Natronlaugeherstellung. Zur Zeit werden bereits 40 % der NaOH am Weltmarkt nach diesem Verfahren, das letztlich eine Variante des alten Diaphragmaverfahrens ist, hergestellt. Anoden- und Kathodenraum werden durch eine Membran aus Nafion, einem modifizierten Polytetrafluorethylen (Teflon), getrennt, das Na-Ionen-leitend und dabei aber hydraulisch undurchlässig ist. Der einzige Nachteil des Membran-Verfahrens ist, dass relativ 'sauberes' Natriumchlorid verwendet werden muß. Das Verfahren ist ingesamt das mit dem geringsten Energieverbrauch, die erzeugt NaOH kann bis 35 % NaOH erreichen und ist praktisch Chlorid-frei. Die Verwendung umweltgefährdender Stoffe wie Asbest und Quecksilber wird vermieden. (weitere Informationen z.B. bei Fa. Uhde).
- Verwendung: Die Weltjahresproduktion von NaOH liegt bei 40 Mega t. Vewendet wird NaOH für die Seifenproduktion (Kernseifen), für Farbstoffe, in der Textilverarbeitung sowie zum Bauxit-Aufschluß. Zahlreiche weitere Chemikalien werden aus bzw. mit NaOH hergestellt. NaOH schmilzt bei 320oC und kommt in Formen gegossen in den Handel (Barren bzw. Plätzchen).
