Membraanelektrolyse versus kwiktechnologie

"De membraanmethode is de meest veelbelovende en snelst groeiende techniek voor de productie van chloor en alkali, die ongetwijfeld de andere technieken (diafragma en kwik) in de loop van de tijd zal vervangen"

Moderne membraantechnologie is beter dan kwik omdat:

• het voorkomt dat kwik in het natuurlijke milieu terechtkomt,
• het is zuiniger (minder energieverbruik),
• De installatie van membranen vergt minder onderhoud dan kwik.

De membraanmethode vervangt de kwikmethode

Het kwikproces wordt al meer dan 100 jaar op grote schaal in Europa gebruikt. Het begin van de ontwikkeling van membraantechnologie, of ionenuitwisselingsmembranen om precies te zijn, dateert uit de jaren 70. Het grootschalige membraanproces werd in 1987 voor het eerst gebruikt voor de productie van natriumhydroxide. Sindsdien is de populariteit van membraanelektrolyse langzaam toegenomen, waardoor steeds meer chemische fabrieken kwik hebben omgezet in membraansystemen. De omzetting van kwiktechnologie naar membraantechnologie is echter in Europa zeer langzaam verlopen, voornamelijk vanwege de hoge kosten van modernisering. Nog in 2001 gebruikte 55%van de op ons continent geïnstalleerde chloor-alkalische productiecapaciteiten kwiktechnologie en slechts 20 %daarvan was gemaakt van membraantechnologie. Alleen de ingevoerde wijzigingen in de wettelijke voorschriften hebben producenten gedwongen om af te stappen van kwiktechnologie. In overeenstemming met de bepalingen van de richtlijn industriële emissies, die sinds 2013 van kracht is, was 2017 het laatste jaar waarin de kwikmethode bij de productie van chlooralkaliën, waaronder natriumhydroxide (lees over leveranciers van natriumhydroxide ), in EU-landen kon worden gebruikt.

De belangrijkste redenen voor de volledige terugtrekking van kwikelektrolyse uit de EU zijn:

• wettelijke vereisten,
• economische redenen – hoge productiekosten,
• toename van de vraag naar natronloog,
• slechte technische staat van de installatie.

De belangrijkste reden om de kwikfabriek te veranderen in een membraansysteem zijn de kosten en omstandigheden van slijtage en onderhoud van productiesystemen, evenals de toestand van het milieu en de menselijke gezondheid. In het geval van PCC Rokita begon de naleving van nieuwe wettelijke normen in 2010, toen de eerste membraanelektrolysefabriek in Brzeg Dolny in gebruik werd genomen. Het tweede deel werd in 2015 gelanceerd met de definitieve sluiting van de fabriek met behulp van de kwikmethode.

Wat is membraanelektrolyse?

Bij de productie van natriumhydroxide door de membraanmethode scheiden beide elektroden (titaniumanode en staal- of nikkelkathode) het membraan dat de gehydrateerde ionen geleidt. In de anoderuimte worden chloride-ionen uit de pekel geoxideerd tot gasvormig chloor , terwijl natriumionen door het membraan migreren naar de kathoderuimte waar natriumhydroxide doorheen stroomt. Er wordt water toegevoegd aan de katholytcyclus, dat in het productieproces wordt gebruikt om hydroxyl-ionen en waterstofgas te produceren. De hydroxylanionen en natriumkationen worden op deze manier gevormd. Meestal wordt deze oplossing gerecirculeerd voordat deze uit de elektrolyser wordt afgevoerd met als doel een concentraat van tussen de 32-35%. Een concentratie van 50%is mogelijk door verdamping van een natriumhydroxideoplossing met behulp van stoom.

Het voordeel van membraanelektrolyse ten opzichte van kwiktechnologie

Het verkrijgen van natriumhydroxide met behulp van membraanelektrolyse heeft veel voordelen vergeleken met de kwikmethode. Deze zijn onder andere:

• werking bij een lagere klemspanning vergeleken met kwikcellen,
• lager verbruik van elektrische energie en energie in de vorm van stoom,
• de mogelijkheid om de huidige belasting dagelijks te wijzigen, waardoor u optimaal kunt profiteren van het goedkopere nachttarief,
• het minimaliseren van het risico op milieuverontreiniging.

Is de kwikmethode veilig?

Bij deze methode is kwik het kathodemateriaal. Het neemt deel aan het elektrolyseproces waarbij natronloog wordt gevormd. Helaas is het gebruik ervan erg gevaarlijk omdat kwik:

• werkt destructief op het menselijk lichaam – het hoopt zich op in de nieren en beschadigt deze, vernietigt biologische membranen en verbindt zich met de eiwitten van het lichaam, waardoor biochemische processen worden verstoord; kwikvergiftiging kan leiden tot de dood, als gevolg van ademhalings- of bloedsomloopfalen of mucositis,
• Veroorzaakt milieuverontreiniging – tijdens de productie van natriumhydroxide komt kwik vrij dat in het water, de lucht, de bodem, het afval en het product zelf terechtkomt.

Het is om de hierboven genoemde redenen dat het gebruik van de kwikmethode bij de productie van sodaloog steeds minder populair is geworden voor membraanelektrolyse over de hele wereld. De membraantechnologie is een methode om natriumhydroxide van hoge kwaliteit te verkrijgen met betrekking tot de ecologische en economische aspecten.