Membraanelektrolyse versus kwiktechnologie

"De membraanmethode is de meest veelbelovende en snelst groeiende techniek voor de productie van chloor en alkali, die op termijn ongetwijfeld de andere technieken (membraan en kwik) zal vervangen" Moderne membraantechnologie is beter dan kwik omdat:

• het voorkomt dat kwik in de natuurlijke omgeving terechtkomt,
• het is zuiniger (minder energieverbruik),
• Membraaninstallatie vereist niet zoveel onderhoud als kwik.

De membraanmethode vervangt de kwikmethode

Het kwikproces wordt al meer dan 100 jaar op grote schaal toegepast in Europa. Het begin van de ontwikkeling van membraantechnologie, of ionenuitwisselingsmembranen om precies te zijn, dateert uit de jaren zeventig. Het grootschalige membraanproces werd in 1987 gebruikt voor de productie van natriumhydroxide. Sindsdien is de populariteit van membraanelektrolyse langzaam toegenomen, waardoor steeds meer chemische fabrieken kwik in membraansystemen hebben omgezet. De omschakeling van kwiktechnologie naar membraantechnologie is in Europa echter zeer traag verlopen, vooral door de hoge kosten van modernisering. Nog in 2001 maakte 55%van de chloor-alkalische productiecapaciteiten op ons continent gebruik van kwiktechnologie, en slechts 20 %daarvan was gemaakt van membraantechnologie. Alleen de geïntroduceerde wijzigingen in wettelijke voorschriften hebben producenten gedwongen 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 ), kon worden gebruikt in EU-landen. 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 om te bouwen naar 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 membraanelektrolyse-installatie in Brzeg Dolny in gebruik werd genomen. Het tweede deel werd gelanceerd in 2015 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 waardoor natriumhydroxide stroomt. Aan de katholietcyclus wordt water toegevoegd, dat in het productieproces wordt gebruikt om hydroxylionen en waterstofgas te produceren. De zo gevormde hydroxylanionen en natriumkationen. Meestal wordt deze oplossing gerecirculeerd voordat deze uit de elektrolyser wordt afgevoerd met als doel een concentraat tussen 32-35%. Een concentratie van 50%is mogelijk door verdamping van een natriumhydroxideoplossing met stoom.

Het voordeel van membraanelektrolyse ten opzichte van kwiktechnologie

Het verkrijgen van natriumhydroxide met behulp van membraanelektrolyse heeft veel voordelen ten opzichte van de kwikmethode. Dit zijn onder andere:

• werking bij een lagere klemspanning in vergelijking 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 risico op milieuverontreiniging te minimaliseren.

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 ze, 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 zijn er kwikverliezen die in het water, de lucht, de bodem, het afval en het product zelf terechtkomen.

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