Revolutsiooniline naatriumhüdroksiidi tootmine: uuendused, mis suurendavad tõhusust, jätkusuutlikkust ja uusi rakendusi 21. sajandil

Naatriumhüdroksiid (NaOH), tuntud ka kui seebikivi või seebikivi, on põhiline keemiline tooraine, mida kasutatakse laialdaselt paberi valmistamisel, pesuvahendites, õlis ja gaasis, jäätmekäitluses, tekstiilitööstuses, veepuhastuses, toiduainete töötlemises ja muudes tööstusharudes12. Naatriumhüdroksiidi peamine tootmismeetod on kloor-leelismeetod, mis hõlmab soolase vee lahuse elektrolüüsi elektrolüütilises rakus, et tekitada naatriumhüdroksiidi, kloori ja vesinikku. Naatriumhüdroksiidi masinad viitavad seadmetele, mida kasutatakse naatriumhüdroksiidi tootmiseks kloor-leelise meetodil, sealhulgas süsteem, mis koosneb elektrolüütilistest elementidest, elektroodidest, toiteallikatest, filtritest, jahutitest, mahutitest, pumpadest, torujuhtmetest, instrumentidest jne.

Naatriumhüdroksiidi masinate arengulugu võib jälgida 19. sajandil, mil naatriumhüdroksiidi tootmiseks kasutati peamiselt elavhõbeelektroodi meetodit ja membraanimeetodit. Nende kahe meetodi puudused seisnevad selles, et elavhõbedaelektroodi meetod põhjustab elavhõbedareostust ja diafragmameetod põhjustab naatriumhüdroksiidis rohkem soola ja kloriidi, mis mõjutab toote kvaliteeti. Nende probleemide lahendamiseks hakati sajandi keskpaigas välja nägema naatriumhüdroksiidi membraanitootmise tehnoloogia, st elektrolüütilise raku spetsiaalse ioonivahetusmembraani kasutamine anoodi ja katoodi eraldamiseks. et naatriumhüdroksiid ja gaas kloor võivad vastavalt katoodilt ja anoodilt edasi liikuda. väljavool, parandades toote puhtust ja elektrienergia kasutamist. Praegu on membraanmeetodist saanud naatriumhüdroksiidi masinate peavoolutehnoloogia, mis moodustab enam kui 80% ülemaailmsest naatriumhüdroksiidi tootmisvõimsusest.

Turunõudlus naatriumhüdroksiidi masinate järele sõltub peamiselt naatriumhüdroksiidi tarbimisest ja hinnast, samuti kloori ja vesiniku kõrvalsaaduste kasutamisest. Ülemaailmse naatriumhüdroksiidi turu aruande kohaselt oli ülemaailmne naatriumhüdroksiidi tarbimine 2019. aastal ligikaudu 82 miljonit tonni ja eeldatavasti kasvab 2025. aastaks 97 miljoni tonnini, kusjuures keskmine aastane kasvumäär on 2,8%. Aasia ja Vaikse ookeani piirkond on suurim naatriumhüdroksiidi tarbijaturg, mis moodustab enam kui 45% ülemaailmsest tarbimisest, peamiselt tänu paberi-, tekstiili-, keemia- ja muude tööstusharude arengule selles piirkonnas.

Euroopa ja Põhja-Ameerika on naatriumhüdroksiidi teisesed tarbijaturud, mis moodustavad ligikaudu 25% ülemaailmsest tarbimisest, peamiselt piirkonna pesuvahendite, nafta- ja gaasitööstuse nõudluse tõttu. Naatriumhüdroksiidi hinda mõjutavad toorsool, elekter, transport ja muud tegurid ning see näitab üldiselt tsüklilisi kõikumisi4. Kloor ja vesinik on naatriumhüdroksiidi tootmisprotsessi kõrvalsaadused ning nende kasutamine mõjutab ka turunõudlust naatriumhüdroksiidi masinate järele. Kloori kasutatakse peamiselt polüvinüülkloriidi (PVC), valgendi, pestitsiidide ja muude toodete tootmiseks, vesinikku aga peamiselt ammoniaagi, metanooli, kütuseelementide ja muude toodete tootmiseks.

Naatriumhüdroksiidi masinate tulevane arengusuund on peamiselt tootmise efektiivsuse parandamine, energiatarbimise vähendamine, keskkonnasaaste vähendamine ja uute rakendusvaldkondade arendamine. Nende eesmärkide saavutamiseks keskendub naatriumhüdroksiidi masinate tehnoloogiline uuendus peamiselt järgmistele aspektidele:

Optimeerige elektrolüütielemendi konstruktsioon, et parandada voolutihedust ja elektrolüüsi efektiivsust, vähendada elektroodide korrosiooni ja mustuse kogunemist ning pikendada elektrolüütielemendi kasutusiga.

Parandage ioonivahetusmembraani jõudlust, vähendage takistust ja läbilaskvust, parandage selektiivsust ja stabiilsust, vähendage naatriumhüdroksiidi kontsentratsiooni kadu ja kloori pöördosmoosi.

Kasutage taastuvenergiat ja heitsoojust elektri tootmiseks, elektrikulude ja süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamiseks ning energiatõhususe ja keskkonnasõbralikkuse parandamiseks.

Töötada välja uued elektrolüütilised keskkonnad, nagu ioonsed vedelikud, lahustisegud, tahked elektrolüüdid jne, et asendada traditsioonilised soolase vee lahused, vähendada soola tarbimist ja reovee ärajuhtimist ning parandada elektrolüüsi ohutust ja paindlikkust.

Laiendage naatriumhüdroksiidi uusi rakendusvaldkondi, nagu biomassi muundamine, süsiniku kogumine ja kasutamine, metallide ekstraheerimine ja taaskasutamine, nanomaterjalide ettevalmistamine jne, et suurendada naatriumhüdroksiidi lisandväärtust ja turupotentsiaali.