Preparación de cloro e hidróxido de sodio por electrólisis 4 de septiembre de 2013 Publicado por Ángeles Méndez La electrólisis electrólisis de de disoluciones de a!l" también conocidas ba#o el nombre de $ salmueras%" es de las reacciones &u'micas m(s importantes a ni)el industrial* La materia de partida" el cloruro sódico" puede considerarse sin l'mite + se extrae del mar o de depósitos de origen natural" por lo &ue se hace necesario realizar operaciones" posteriores a la extracción" de puri,icación siempre pre)ia a la realización de la electrólisis*
La electrólisis de la disolución de a!l" da como resultado la ,ormación de hidrógeno en el c(todo" + la aparición de cloro en el (nodo.n el c(todo- 2 /2 l 2 e 5 /2 g 2/ ac .n el (nodo- 2 !l ac 5 !l2 g 2e .l ion de sodio no es part'cipe de la reacción de electrólisis" pues resulta m(s sencillo lle)ar a cabo la reducción del agua* La reacción ser'a2 a ac 2 !l ac 2 /2 l 5 electrólisis 5 /2 g !l2 g 2 a ac 2 / ac Por consiguiente" este proceso tan importante nos permite realizar la trans,ormación de un compuesto bastante abundante + económicamente ase&uible" como es el cloruro de sodio" en dos productos b(sicos &ue poseen gran demanda a ni )el industrial" como son el cloro + el hidróxido de sodio" sin ol)idar el hidrógeno &ue también se produce + se puede apro)echar* .n el transcurso del procedimiento pueden lle )arse a cabo algunas reacciones secundarias no del todo deseables" como puede ser la combinación de cloro e hidrógeno &ue resulta ser explosi)a6 es por ello &ue uno de los tipos de celdas electrolíticas &ue m(s de usan es la celda &ue posee un dia,ragma poroso" generalmente de material asbesto" por el cual pueden ,luir las disoluciones con ,acilidad" pero &ue e)ita &ue entre en contacto con otros gases* .n las celdas de dia,ragma" el
a!l se electroliza de manera parcial" dando como resultado una disolución &ue p rocede del c(todo + &ue contiene en torno a un 11 7 de hidróxido de sodio + un 18 7 de cloruro de sodio" &ue tras ser concentrado por la e)aporación" nos da una disolución &ue contiene un 907 de a/ + un 17 de cloruro de sodio" pues el resto de cloruro de sodio se )e cristalizado al concentrarse la disolución* .xisten otros tipos de celdas &ue se usan de manera ,recuente" las celdas de mercurio" las cuales se caracterizan por usar un c(todo de mercurio* .n la parte del (nodo se produce también cloro" pero con dicho c(todo la reducción se hace en el ion sodio ,ormando sodio met(lico" el cual se disuel)e en el mercurio en estado l'&uido" dando lugar a la ,ormación de una amalgama* :icha amalgama" a;/g" pasa por bombeo a otro depósito" donde reaccionar( con el agua" ,orm(ndose unas disoluciones con un contenido de l 90 7 en hidróxido sódico" mientras &ue el mercurio presente" se reciclar( + pasa a la celda por electrólisis* La principal )enta#a de este tipo de celdas" es &ue el a/ &ue se obtiene consta de una pureza ma+or" pero se hace di,'cil conseguir e)itar algunas pérdidas de mercurio en el desecho de las aguas" lo &ue pro)oca contaminación no deseada* Para e)itar los )ertidos de mercurio" en la industria &u'mica se est( pasando a sustituir poco a poco este tipo de celdas por celdas de membrana" las cuales contienen unas membranas selecti)as &ue se encuentran basadas en pol'meros ,luorados" &ue son capaces de combinar la pureza &ue tiene el hidróxido de sodio conseguido en celdas de mercurio con un menos gasto eléctrico de las celdas de dia,ragma" lo &ue permite llegar a alcanzar altas concentraciones de hidróxido sódico + e liminar el asbesto &ue ha sido usado* :icha tecnolog'a basada en celdas de membrana" en la actualidad se encuentra desplazando a las celdas de mercurio + dia,ragma*
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APLICACIONES La sosa c(ustica tiene muchas aplicaciones en la industria &u'mica" principalmente en ,orma de le#'a de sosa" &ue se prepara donde ha de usarse + en cual&uier concentración deseada por disolución en agua de la sosa sólida* !omo campos principales de empleo citaremos- industrias de algodón" seda arti,icial" pl(sticos" textiles + de #abón" en la ,abricación de di)ersos productos &u'micos" etc*
ALMACENAJE Y TRANSPORTE !omo la sosa c(ustica sólida es ,uertemente higroscópica + reacciona r(pidamente con el :ióxido de !arbono del aire" ,ormando !arbonato de Fodio2 a/ !2 G a2!3 /2 Fe en)asa herméticamente en tambores + as' se la amacena + distribu+e* !omo material de construcción para en)ases + depósitos es adecuado el hierro* .l aluminio no puede emplearse" por&ue la le#'a de sosa la disuel)e ,ormando aluminato" pero es posible emplear pl(sticos para el recubrimiento de )asi#as* .n el traba#o con sosa o con le#'a es necesario utilizar ga,as protectoras" por&ue tanto trocitos de sólido como gotas de solu ción atacan r(pidamente los o#os*
MÉTOOS E O!TENCI"N ELECTR"LISIS CLORO#$LCALI% Los productos principales de la electrólisis de !loruro de Fodio" !loro + sosa c(ustica +a estaban asociados con anterioridad" pues ambos est(n en relación con la ,abricación de sosa por el método
Le Hlanc* .l !loro se obten'a del Ácido !lorh'drico" producto secundario del método Le Hlanc" la sosa c(ustica a partir del producto principal" la sosa misma* •
MÉTOO LE !LANC%
1 > partir de !loruro de Fodio + Ácido Ful,Irico se obtienen Ful,ato de F odio + !loruro de /idrógeno* 2 a!l /2F4 G Na&SO' 2 /!l 2 .l Ful,ato de Fodio se reduce con co&ue + se calcina con caliza" as' se obtiene !arbonato de Fodio" Ful,uro de !alcio + :ióxido de !arbono*
Na&SO' !a!3 2 ! G Na&CO( !aF 2 !2 3 Por extracción con agua pueden separarse el !arbonato de Fodio soluble + el Ful,uro de !alcio insoluble* 4 .l !arbonato de Fodio puede tratarse con cal apagada para obtener una solución de /idróxido de Fodio* a2!3 !a/ 2G !a!3 J 2 NaO) >l pasar al método de Fol)a+ ,ue preciso obtener !loro a partir de otras ,uentes de Ácido !lorh'drico" sin &ue se alterase el cuadro en lo &ue se re,iere a la sosa c(ustica* •
MÉTOO SOL*AY%
1 /aciendo pasar >mon'aco + :ióxido de !arbono gaseosos por una solución saturada de !oluro de Fodio se ,orma !arbonato (cido de Fodio + !loruro de >monio ambos insolubles* a!l /3 !2 /2 G Na)CO( /4!l 2 .l !arbonato (cido de Fodio se separa de la solución por ,iltración + se trans,orma en !arbonato de Fodio por calcinación2 a/!3 G Na&CO( /2 !2 3 .l !loruro de >monio obtenido se hace reaccionar con /i dróxido de !alcio + se recupera >mon'aco* 2 /4!l !a/2 G & N)( 2 /2 !a!l2 4 .l /idróxido de !alcio se produce en la misma ,(brica por calcinación de !arbonato de !alcio piedra caliza + as' se produce el :ióxido de !arbona necesario en la ecuación 1* !a!3 G CaO + CO&
.n 1CCC se descubrió el método del dia,ragma + se realizó la primera electrólisis técnica !loro (lcali* .l método de Ariesheim se extendió triun,almente por todo el mundo + ,ue piedra ,undamental para nue)os desarrollos técnicos de procesos electro&u'micos obtención de >luminio" Magnesio" Fodio" etc** :esde entonces" !loro + sosa c(ustica est(n 'ntimamente unidos" + el aumento en consumo de uno de ellos se traduce en exceso de producción del otro* Por e#emplo" cuando después de l a primera guerra mundial" aumentó abruptamente el consumo de sosa c(ustica para la industria de la seda arti,icial" el empleo del !loro producido resultó un problema insoluble e hizo necesario la bIs&ueda de nue)os campos de aplicación para el !loro* .sta bIs&ueda ,ue coronada con tal éxito &ue" desde hace unos treinta aKos" la situación ha cambiado por completo + el ulterior desarrollo de la electrólisis !loro(lcalis est( ho+ subordinado a las necesidades de !loro*
ELECTR"LISIS EN ,ASE ,-NIA POR EL MÉTOO E O.% .n la célula " re)estida con ladrillos de chamota" 1 el (nodo de gra,ito > penetra por la parte in,erior" mientras el c(todo de hierro H rodea al (nodo anularmente* .l espacio catódico est( separado por ambos l ados del resto de la célula mediante una tela met(lica* Fobre el (nodo ha+ una campana !" &ue capta el !loro gaseoso" depositado en el (nodo > para &ue no se ponga en contacto con el Fodio ,undido* >s' se puede obtener separadamente Fodio ,undido + !loro gaseoso* .l Fodio ,lota sobre el !loruro de Fodio ,undido" sobre el c(todo H" de dónde se extrae + se pasa a un depósito colector :* La producción del ,undido tiene lugar en el depósito superior ." por encima d e la campana" dónde se )a cargando continuamente !loruro de Fodio sólido* 2 a!l G 2 a !l2
MÉTOO EL IA,RA/MA% La célula horizontal en el método del dia,ragma" la célula Hilliter 2 est( separada por el dia,ragma > " &ue ,recuentemente es ,ormado por )arias capas de asbesto" en un espacio anódico H + otro espacio catódico !* =ambién a&u' se emplean como (nodos electrodos de gra,ito + como c(todo parrillas de /ierro* .l electrolito es una solución puri,icada + saturada de !loruro de Fodio 3 &ue entra continuamente por la parte superior* Mediante la aplicación de una corriente cont'nua de unos cuatro )oltios los iones !lo ruro )an al (nodo" se descargan" se unen para dar moléculas + abandonan en ,orma de gas el espacio
anódico por * :e los iones a + / presentes en el c(todo se descargan solamente los Iltimos por su potencial de separación m(s positi)o* .l /idrógeno se recoge por deba#o del dia,ragma + se extrae por :* .n el espacio catódico &ueda una solución de le#'a de sosa &ue contiene !loruro de Fodio6 unos 120 g de /idróxido de Fodio + unos 140 g de !loruro de Fodio* La disolución se extrae por .* nas 90 a 100 células se unen para constituir una bater'a* 2 a!l 2 /2 G & NaO) !l2 /2
ELECTR"LISIS CLORO 0 $LCALI
2 a!l G 2 ao !l2
MÉTOO E IA,RA/MA
2 a!l 2 /2 G 2 a/ !l2 /2
MÉTOO E LA AMAL/AMA% .n la célula" algo inclinada hacia un lado 4" el (nodo consta también de )arios electrodos de gra,ito > mientras el c(todo lo constitu+e el Mercurio H &ue cubre el suelo + &ue ,lu+e en él
lentamente* La célula no tiene dia,ragma* .l ele ctrolito es también a&u' una solución puri,icada + saturada de !loruro de Fodio &ue entra continuamente por !* Fe traba#a con corriente cont'nua con 4"8 )oltios + el !loro ,ormado en el (nodo sale en ,orma gaseosa :* Los iones Fodio se descargan en el c(todo de Mercurio + r(pidamente ,orman con él la amalgama de Fodio &ue ,lu+e ,uera de la célula con un contenido en Fodio de alrededor de 0"2 7 .* Por medio de una bomba se hace pasar la amalgama a un depósito A" una torre rellena con gra,ito en la &ue se produce la descomposición de la amalgama con agua" con producción de Mercurio" le#'a de sosa / e /idrógeno N* .l Mercurio puro se recoge en el ,ondo de la torre + se bombea O de nue)o a la célula de electrólisis* 2 a /g2 2 /2 G & NaO) /g2 /2
TRATAMIENTO E LOS PRO-CTOS E ELECTR"LISIS% .l /idrógeno producido en los métodos de dia,ragma + de la amalgama es de 9 7* La ma+or parte de las )eces se saca con Ácido Ful,Irico concentrado + mediante compresores 9 se le almacena en botellas de acero 8 si no se tiene para él la aplicación en ,(bricas propias* La le#'a de Fosa del método de dia,ragma es solamente del 12 7 + contiene mucho !loruro de Fodio* Fe la concentra ,uertemente en e)aporadores de mIltiple e,ecto Q" con lo &ue la ma+or parte de !loruro de Fodio precipita + se separa por centri,ugación no dibu#ado* La le#'a de Fosa puri,icada de ésta manera es de 90 7 + contiene toda)'a 2 7 de !loruro de Fodio* Fi se re&uiere de ma+or pureza debe recurrirse a un tratamiento de cristalización" el cu(l es mu+ laborioso* .n el método de la amalgama se obtiene una le#'a de sosa mu+ pura" completamente exenta de !loruro de Fodio + otras impurezas" con u na concentración de 90 7" &ue se p uede aumentar ,(cilmente hasta un Q9 7* La le#'a de sosa de 90 7 se )ende como tal C o se e)apora hasta obtenerla sólida + se en)asa en barriles * .l !loro se li&uida + se expende en )agones tan&ues a presión 10 o en botellas de acero*
.l Fodio met(lico" procedente de la electrólisis en ,ase ,undida" no necesita m(s puri,icación + se en)asa en latas 11 o barriles herméticos para su distribución al comercio*
MÉTOO E LA AMAL/AMA Para )er el gr(,ico seleccione la opción R:escargarR del menI superior 2 a!l 2 /go G !l2 2 /go 2 ao 2 /go 2 ao 2 /2 G 2 /go 2 a/ /2
PRO-CTOS TERMINAOS Para )er el gr(,ico seleccione la opción R:escargarR del menI superior
)IR"/ENO NaO) 123 NaO) 413 CLORO lí5uido SOIO CARACTER6STICAS E LOS S-!PRO-CTOS O!TENIOS •
CLORO
.s un gas )erde amarillento de olor picante + mu+ )enenoso* .s dos )eces m(s pesado &ue el agua + su punto de ,usión es S 100" o! * Fe disuel)e moderadamente en agua + es uno de los elementos m(s reacti)os* :ebido a su gran reacti)idad no existe en estado elemental en la naturaleza* Los metales no nobles" son atacados ,ormando !loruros* Mezclado con /idrógeno ,orma una mezcla detonante* .l !loro tiene muchas aplicaciones en la industria &u'mica" para la ,abricación de disol)entes" aditi)os de la gasolina" pl(sticos" ,ibras &u'micas" l'&uidos re,rigerantes" etc* •
)IR"/ENO
.lemento gaseoso reacti)o" ins'pido" incoloro e inodoro* Fus puntos de ebullición + ,usión son los m(s ba#os de todas las sustancias" a excepción del /elio* .l /idrógeno l'&uido" obtenido por primera )ez por el &u'mico brit(nico Oames :eDar en 1CC " es incoloro excepto en capas gruesas" &ue tienen un aspecto azul p(lido* Fi se de#a e)aporar r(pidamente ba#o poca presión se congela trans,orm(ndose en un sólido incoloro* .l /idrógeno en estado libre sólo se encuentra en mu+ pe&ueKas cantidades en la atmós,era* .l hidrógeno reacciona con una gran )ariedad de e lementos no met(licos* =ambién se combina con ciertos metales como Fodio + Litio" ,ormando hidruros* >ctIa como agente reductor de óxidos met(licos como el Txido de !obre" extra+endo el x'geno + de#ando el metal en estado puro* Nndustrialmente se producen grandes cantidades de /idrógeno a partir de los combustibles gaseosos* .l /idrógeno se separa del )apor de agua" del gas natural + del gas de hulla" bien por licuación de los dem(s componentes del gas" o bien por con)ersión catal'tica del Monóxido de !arbono en :ióxido de !arbono" &ue resulta ,(cilmente extra'ble* .l /idrógeno es un producto deri)ado importante en muchas reacciones de electrólisis* Fe emplean grandes cantidades de /idrógeno en la elaboración
del >mon'aco + en la s'ntesis de >lcohol Met'lico* La hidrogenación de aceites para producir grasas comestibles" la de la hulla para producir petróleo sintético" + la &ue tiene lugar en el re,inado delpetróleo" re&uieren grandes cantidades de /idrógeno* .s el gas menos pesado &ue existe + se ha utilizado para in,lar globos + dirigibles* Fin embargo" arde ,(cilmente + )arios dirigibles" como el Hindenburg, acabaron destruidos por incendios de /idrógeno* .l /elio" &ue tiene un 27 de la capacidad de ele)ación del /idrógeno" + adem(s no es in,lamable" se emplea en su lugar siempre &ue es posible* =ambién se usa el /idrógeno en sopletes para corte" ,usión + soldadura de metales* •
SOIO%
.s un elemento met(lico blanco plateado" extremamente blando + mu+ reacti)o* .s uno de los metales alcalinos de la tabla periódica* .l sodio elemental es un metal tan blando &ue puede cortarse con un cuchillo* =iene una dureza de 0"4* Fe oxida con rapidez al exponerlo al aire + reacciona )iolentamente con agua ,ormando hidróxido de sodio e hidrógeno* =iene un punto de ,usión de C U!" un punto de ebullición de CC3 U! + una densidad relati)a de 0"Q* Fu masa atómica es 22"CC* Fólo se presenta en la naturaleza en estado combinado* Fe encuentra en el mar + en los lagos salinos como !loruro de Fodio* .l Fodio ocupa el séptimo lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre* .s un componente esencial del te#ido )egetal + animal*
IMPORTANCIA E LA CONTAMINACI"N POR MERC-RIO .ste tema es de ma+or importancia debido a su peligrosidad + se encuentra en relación con un método de obtención de /idróxido de Fodio* Vste es el método de la >malgama descripto anteriormente* .l )apor de mercurio + sus sales solubles en agua corroen las membranas del organismo* .l en)enenamiento progresi)o" &ue se da al ingerir durante l argos periodos pe&ueKas cantidades del metal o de sus sales liposolubles" en especial el metilmercurio" llega a pro)ocar daKos irre)ersibles en el cerebro" h'gado + riKón* > causa del aumento de la contaminación del agua" se han encontrado cantidades signi,icati)as de mercurio en ciertas especies de peces" creciendo la preocupación por los )ertidos incontrolados del metal a las aguas* na posibilidad &ue da lugar a la mo)ilización del /g es a tra)és de su metilación" &ue corresponde a la ,ormación de un compuesto organomet(lico* .n el caso concreto del mercurio" se ,orma el metilmercurio" !/3/g" el cual" al igual &ue otros compuestos organomet(licos" es liposoluble* .n consecuencia" estos compuestos presentan una ele)ada toxicidad" puesto &ue pueden atra)esar ,(cilmente las membranas biológicas +" en particular" la piel" + a partir de a&u'" la incorporación del metal en la cadena tró,ica est( asegurada* La metilación de metales inorg(nicos por bacterias es un ,enómeno geo&u'mico relati)amente importante* .l metilmercurio es un compuesto mucho m(s tóxico &ue el mercurio* .l )apor de mercurio elemental liberado en la atmós,era" es oxidado a /g mediante o zono" energ'a solar + )apor de agua* na )ez ,ormado" el mercurio iónico /g es arrastrado de la atmós,era por las llu)ias + depositado sobre ambientes terrestres + acu(ticos donde es con)ertido
en metil mercurio en el suelo* .l metil mercurio puede ser ,(cilmente transportado del suelo al medio acu(tico* =ambién se pierde Mercurio durante todo el proceso + dicho Mercurio termina en los r'os" en donde es ,(cilmente tomado por los peces + es al menos 100 )eces m(s tóxico &ue el /g met(lico* Para )er el gr(,ico seleccione la opción R:escargarR del menI superior !omo e#emplo podemos citar la bah'a de Minamata" en el sur del Oapón" se produ#o una en,ermedad denominada R.n,ermedad de MinamataR" pro)ocada por el consumo de pescado + mariscos contaminados con metil mercurio" debido al paso de /g a metilmercurio por acción bacteriana* La producción de metil/g por bacterias + su liberación en el medio acu(tico es un mecanismo de de,ensa &ue protege l os microbios del en)enenamiento de /g* La metilación bacteriana mo)ilizó el /g almacenado e n los sedimentos de la bah'a* .ste mercurio proced'a de una ,(brica de pl(sticos &ue utilizaba /g como catalizador + )ert'a los residuos en la Hah'a* Para )er el gr(,ico seleccione la opción R:escargarR del menI superior Por todo esto" cuando se traba#a con Mercurio debe tenerse el cuidado de &ue todo resto de amalgama sea recuperada + almacenada en recipientes cerrados e in mersos en solución ,i#adora de pel'cula radiogr(,ica e)itando la liberación de )apores de Mercurio*
!I!LIO/RA,6A Enciclo7edia -llman =?>
PALOMA MORENO =V!N!> <WMN!> =W=L :. NX.L M.:N =V!N!> NX.?FN=>?N> . <WMN!> =W=L :. NX.L NX.?FN=>?N !?F>: .L P?.F?>: . <WMN!> =W=L :. NX.L NX.?FN=>?N
CATE/OR6A% <WMN!> N?AÁN!> !omentarios Leer m(s- http-;;DDD*monogra,ias*com;traba#os19;hidroxidosodio;hidroxido sodio*shtmlBixzz490b
Cloruro de sodio8 cloro9 )idr:;ido de sodio9 1.15 Obtención de Cloruro de sodio: La sal se suele obtener mediante di,erentes medios" en
general se separa porFe ,undamenta en una e)aporación de una disolución salina cada )ez m(s concentrada hasta &ue la sal precipita al ,ondo* Para lograr la e)aporación se suelen emplear medios naturales como la e)aporación solar " o bien arti,iciales como puede ser la cocción en sartenes especiales como en el caso del briquetage* .l agua marina es una ,uente inagotable de sal +a &ue aproximadamente 2"Q7 en peso es a!l" o dicho de otra ,orma QC millones de toneladas métricas por Yilómetro cIbico de agua marina" lo &ue proporciona a este método una ,orma barata e inagotable de sal* .l proceso mecanizado de explotación de la sal marina comprende las siguientes ,ases- concentración" cristalización" recolección" transporte + el proceso de la)ado + arrume* 1.15.1 Evaporación
de
una salmuera
igura 14* Mina de sal Manaure* =omado de http-;;DDD*imagine*com*co;,otos;)erZ,oto*php[ idZimagen\104 1.15.2 Pulverización de un mineral La sal se obtiene de minerales extra'dos de salares o minas
de poca o mediana pro,undidad* > dicho mineral se le denomina halita + se suele extraerse en dos
,ormas- lodo salino o en ,orma de rocamineral* >lgunos de los minerales pueden extraerse directamente de antiguos lagos salinos desecados" o salares" &ue est(n en la super,icie" las rocas extra'das se suelen pul)erizar por medios mec(nicos* La sal de roca es cristalizada al )ac'o en un proceso conocido como Xacuum Pann" se ,orma una salmuera &ue luego se puri,ica*
igura 19* .xtracción de sal" mina de emocón* =omado de http-;;bersoaturismo*blogspot*com;2010;11;laminadesaldenemoconunlugar*html 1.16 Producción de cloro e hidróxido de sodio
La industria cloro Salcali produce cloro !l 2 e hidróxido de sodio a partir de la electrólisis de una solución salina de a!l* Fe da un rompimiento de las moléculas de !loruro de Fodio sal para obtener !loro gaseoso + Foda c(ustica" las cuales a su )ez son materia prima para la ,abricación de los dem(s deri)ados como son- el Ácido !lorh'drico" /ipoclorito de Fodio + el !loruro de !alcio* La reacción general es a!l /2
!l2 a/ / 2
.n la electrólisis" se ,orma hidrógeno en el c(todo + cloro en el (nodo* .xisten di,erentes tipos de celdas* Electrolisis con celda de amalgama de mercurio
ue el primer método empleado para producir cloro a escala industrial* Fe emplea un c(todo de mercurio + un (nodo de titanio recubierto de platino u óxido de platino* .l c(todo est( depositado en el ,ondo de la celda de electrolisis + el (nodo sobre éste" a poca distancia*
igura 18 Método de amalgama de mercurio* =omado de DDD*textoscient',icos*com
.l cloro se produce en el (nodo &ue se puede a#ustar en altura* La amalgama de a &ue se obtiene se trans,iere a un reactor donde se descompone" mediante hidrólisis con / 2" en /g" a/ 907 e / 2* a/g /2 5 a/ /2 /g :urante la electrólisis se dan las siguientes reacciones?eacción en el (nodo- !lJ 5 ]!l2 1eJ*****************************.^ \ 1*24 X ?eacción en el c(todo- x/g a 1eJ 5 a/g x***********.^ \ 1*88 X ?eacciones colaterales!l2 a/ 5 a!l a!l / 2 (nodo !l2 2eJ 5 2!lJ c(todo !lJ 2/ 2eJ 5 / 2 !lJ c(todo La celda se alimenta con cloruro de sodio +" con la di,erencia de potencial adecuada" se produce la electrolisis2!l 2e 5 !l2 /g 2a 2e 5 a/g > continuación se procede a la descomposición de la amalgama ,ormada para recuperar el mercurio* La base sobre la &ue est( la amalgama est( ligeramente inclinada + de esta ,orma )a saliendo de la celda de electrolisis + se pasa a una torre en donde se aKade agua a contracorriente" produciéndose las reacciones-
/2 1e 5 1;2/2 / a/g 1e 5 a /g :e esta ,orma el mercurio se reutiliza* !on este método se consigue una sosa a/ mu+ concentrada + un cloro mu+ puro" sin embargo consume m(s energ'a &ue otros métodos + existe el problema de contaminación por mercurio*
igura 1Q* btención de a/ =omado de DDD*textoscient',icos*com 1.16.1 Proceso de Diaragma! .n este proceso se emplean disoluciones acuosas de a!l* Las
celdas industriales de dia,ragma consisten en un depósito en el cual los (nodos se montan )erticalmente + paralelos unos a otros* Los c(todos se sitIan entre los (nodos" son planos + de acero" recubiertos por ,ibras de asbesto impregnados con resinas ,lIororg(nicas*
igura 1C* !elda del proceso de dia,ragma* =omado de DDD*textoscient',icos*com La disolución salina entra en la celda" pasa a tra)és del dia,ragma de asbesto + entra en la c(mara catódica* .l !l 2 &ue se produce en el (nodo sale por la parte superior mientras &ue el / 2" a/ + a!l residual se producen en el c(todo + salen de la celda por el lateral* .l dia,ragma de asbestos cumple dos ,uncionesa .)itar la mezcla de / 2 + !l2*La estructura tan ,ina del material permite el paso de l'&uidos a tra)és del mismo" pero impide el paso de las burbu#as de gas* n 47 del cloro disuelto en la disolución s' pasa a tra)és del dia,ragma + se pierde en reacciones colaterales" disminu+endo el rendimiento b Nmpedir la di,usión de los iones /J ,ormados del c(todo al (nodo* La disolución
&ue sale de la celda contiene un 127 de a/ + un 197 de a!l en peso* La capacidad de una planta puede ser de hasta 380x10 3 ton de !l 2;aKo" + de hasta 410x10 3 ton de a/;aKo* .stas plantas consumen un 207 menos de energ'a &ue las plantas basadas en celdas de mercurio* 1.16. 2 Proceso de "embrana! .n este proceso el c(todo + el (nodo se encuentran separados por
una membrana conductora iónica &ue es impermeable al agua" pero es permeable al paso de iones* .l desarrollo de membranas &ue son estables ba#o las condiciones de electrólisis altas concentraciones de sales" alto p/" presencia de oxidantes ,uertes como el !l 2 + el !lJ ha supuesto muchos problemas* n gran nImero de compaK'as como :u Pont" >sahi !hemical" >sahi Alass" entre otras" han conseguido preparar membranas consistentes en un es&ueleto de poliper,luoroetano con cadenas laterales &ue contienen grupos polares sul,atos" carboxilatos*
igura 1* Proceso de membrana* =omado de DDD*textoscient',icos*com
igura 20 Proceso de membrana*
Los procesos &ue se producen en el c(todo o en el (nodo son los mismos &ue los &ue se dan en el proceso de dia,ragma* Fe emplean (nodos de =itanio acti)ado + c(todos de acero inoxidable o de i&uel* .n este proceso la sal debe ser m(s pura &ue en el proceso de dia,ragma*
Proceso del Mercurio
Proceso de ia
Proceso de Membrana
*enta>as
a/ 907!l2 puro
tiliza sales menos puras a/ puro 2029 7 tiliza menos energ'a &ue !onsume sólo el QQ7 de el proceso de mercurio* la energ'a &ue se consume en el proceso de /go utiliza /g o asbestos
es?enta>as
/g tóxicoM(s energ'a consumida m(s del 10
a/ de pureza media.l .l !l2 contiene 2 Fe !l2 contiene 2Los necesita sal de alta
197 &ue el proceso de dia,ragma
asbestos son tóxicos
#abla 1. Comparación de los tres métodos de obtención de NaOH
pureza*>lto coste de las Membranas
