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Il processo richiede un alto consumo energetico e produce soda caustica e cloro in uguale ammontare di [[moli]]. Ciò ha reso necessaria la ricerca di nuovi impieghi il cloro che ha una minore domanda. In origine esso veniva liberato nell'atmosfera, successivamente come acido cloridrico nelle acque, con effetti inquinanti.
fgfhjsdfggh ghjklv gjhjklhgfhgfh
== Processo ==
Attualmente la produzione di soda e cloro gassoso viene effettuata attraverso tre differenti metodi: il sistema a [[membrana semipermeabile]] e il metodo della [[cella a diaframma]]. Il terzo, è più antico metodo, è quello della [[cella a catodo di mercurio]], che risulta dannoso per l'ambiente a causa delle problematiche di smaltimento dei reflui (solidi, liquidi e gassosi) contaminati dal mercurio. Anche il cloro e la soda prodotti col metodo a cella di mercurio sono contaminati da tracce di mercurio. Il sistema a membrana semipermeabile e a diaframma non implicano l'utilizzo di mercurio.
Nel processo a diaframma in passato sono stati utilizzati diaframmi in asbesto, recentemente sono stati sostituiti con materiali non dannosi per la salute umana.
=== Cella a membrana ===
Il metodo più moderno per la produzione di cloro e soda caustica è quello dell'elettrolisi di cloruro di sodio/potassio in soluzione acquosa all'interno di una cella a membrana, costituita da due camere (comparto anodico e comparto catodico) tenute separate da una membrana semipermeabile.
La salamoia concentrata di cloruro di sodio viene introdotta nella prima camera (comparto anodico) della cella, dove gli ioni cloruro si ossidano a cloro molecolare sull'anodo.
:2 Cl<sup>-</sup> → Cl<sub>2</sub> + 2 e<sup>-</sup>
Dal comparto anodico fuoriesce anche la cosiddetta ''salmoia depletta'' impoverita del cloruro reagito all'anodo e dal sodio migrato nel comparto catodico.
Ogni coppia di elettrodi costituisce una cella elementare.
Si dovrebbe considerare anche l'ossidazione dell'ossigeno acquoso a ossigeno gassoso.
Ma la concentrazione degli ossidrili (OH-) è così bassa nelle condizioni di pH delle dcelle elettrochimiche (circa 4-5) che la reazione è ridotta al minimo.
Purttuttavia una percentuale di 1-2 % di ossigeno (senza acidificazione supplementare) viene prodotta e costituisce un inquinante per il cloro gas.
:H<sub>2</sub>O + e<sup>-</sup> → ½ H<sub>2</sub> + OH<sup>-</sup>
Nel comparto catodico viene alimentata soda diluita, l'H+ presente dalla dissociazione dell'acqua si riduce ad idrogeno gassoso rilasciando in soluzione ioni ossidrili:
:H<sub>2</sub>O + e<sup>-</sup> → ½ H<sub>2</sub> + OH<sup>-</sup>
Dal comparto esce quindi la soluzione di soda caustica più concentrata rispetto quella alimentata.
Analogamente all'ossidazione, si dovrebbe considerare anche la riduzione dello ione sodio a sodio elementare, ma avendo questa coppia un potenziale standard minore di quello della coppia acqua/idrogeno gassoso, tale scarica non avviene.
La membrana semipermeabile permette agli ioni sodio di passare dal comparto anodico al comparto catodico mentra impedisce il passagio degli ioni ossidrili dal comparto catodico al comparto anodico.
Gli ioni sodio nel comparto anodico in soluzione con gli ossidrili permettono la produzione di soda caustica (NaOH). La reazione globale dell'elettrolisi del cloruro di sodio è:
:2 NaCl + 2 H<sub>2</sub>O → Cl<sub>2</sub> + H<sub>2</sub> + 2 NaOH
:Cl<sub>2</sub> + 2 OH<sup>-</sup> → Cl<sup>-</sup> + ClO<sup>-</sup> + H<sub>2</sub>O
Varianti del processo descritto possono produrre il clorato.
:3 Cl<sub>2</sub> + 6 OH<sup>-</sup> → 5 Cl<sup>-</sup> + ClO<sub>3</sub><sup>-</sup> + 3 H<sub>2</sub>O
A causa della natura corrosiva del cloro molecolare in ambiente umido, l'anodo deve essere costituito da [[titanio]], mentre il catodo può essere di [[Nichel]].
Su questi materiali viene depositato un coating di diversa tipologia a seconda del fornitore della tecnologia che consente una notevole riduzione delle sovratensioni.
Riassumendo, nella cella elementare i due elettrodi sono separati dalla membrana semipermeabile. La soluzione satura di cloruro di sodio viene introdotta nel comparto anodico. Quindi grazie alla corrente continua che viene fatta passare attraverso il circuito, il cloro si sviluppa all'anodo e l'idrogeno al catodo. La membrana permette solo agli ioni di sodio di raggiungere il comparto anodico e reagire con gli ossidrili prodotti dalla riduzione, formando idrossido di sodio, mentre gli ioni cloruro sono ostacolati nel dare reazione con la soda. All'anodo si sviluppa cloro molecolare mentre al catodo si sviluppa idrogeno e si formano ioni ossidrili.
=== Cella a diaframma ===
Nel processo cloro-soda mediante la cella a diaframma, i due compartimenti sono separati da un diaframma permeabile,<ref>{{Cita|Academic Press Dictionary of Science and Technology}}</ref> in passato realizzato con fibre di [[asbesto]] (amianto). La soluzione viene introdotta nel compartimento con l'anodo e fluisce nel secondo compartimento. Come nella cella a membrana, gli ioni cloruro vengono ossidati all'anodo a produrre cloro gassoso, mentre al catodo l'acqua si scinde a formare idrossido di sodio e idrogeno. Il ruolo del diaframma è quello di impedire la reazione tra soda e cloro. A questo punto la soluzione di soda lascia la cella.
Normalmente la soda caustica deve essere concentrata al 50% e deve essere depurata dal sale. Questo risultato può essere ottenuto mediante processi di evaporazione che comportano un consumo di circa tre tonnellate di vapore per ogni tonnellata di soda. Il sale separato può quindi essere riutilizzato per saturare la soluzione di cloruro di sodio che viene reintrodotta nel ciclo. Per quanto riguarda il cloro gassoso prodotto, questo contiene tracce di ossigeno che vengono spesso eliminate tramite [[liquefazione]] ed [[evaporazione]].
=== Cella a mercurio ===
[[File:HgNaOHElectrolysis.png|thumb|300px|Schema di una cella a mercurio utilizzata nel processo cloro-soda]]
Nel processo mediante cella a mercurio, conosciuto anche come '''processo Castner-Kellner''',<ref name=DG30>{{Cita|Diagram Group|p. 30}}</ref> la soluzione satura di cloruro di sodio galleggia sul catodo, costituito da una film liquido di mercurio. Il cloro viene sviluppato all'anodo, mentre il sodio si scioglie nel mercurio nella cosiddetta ''amalgama''.<ref name=DG30/>
:Na<sup>+</sup> + nHg + e<sup>-</sup> → Na(Hg)<sub>n</sub>
L'amalgama fluisce nella cosiddetta ''cella secondaria'' (disamalgamatore) dove entra in reazione con l'acqua a formare idrossido di sodio e libera il mercurio metallico, nella reazione si forma anche idrogeno gassoso.
<ref name=DG30/>
:Na(Hg)<sub>n</sub> + H<sub>2</sub>O → NaOH + ½ H<sub>2</sub> + n Hg
Il mercurio viene quindi riciclato all'ingresso cella elettrolitica.
Le celle a mercurio sono gradualmente eliminate a causa del loro alto impatto ambientale e dei loro alti consumi energetici. Infatti non sono stati radi i casi di avvelenamento da mercurio prodotto proprio dall'inquinamento di questo tipo di cella, come appunto avvenne in [[Canada]] e [[Giappone]] nella baia di Minimata.
== In laboratorio ==
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