سدیم هیدروکسید
سدیم هیدروکسید (Sodium Hydroxide) یا کاستیک سودا (Caustic Soda) یا همان سود سوزآور با فرمول شیمیایی NaOH ماده ای جامد، سفید رنگ و با دمای ذوب C0 1388و چگالی 13/2 می باشد. این ماده یکی از مهمترین و پرکاربردترین ماده قلیایی یا بازی در صنعت جهانی می باشد. این محصول با الکترولیز نمک طعام در یک واحد کلر- آلکالی قابل تهیه است. در حال حاضر جدیدترین و ساده ترین روش تهیه این محصول الکترولیز به روش غشایی می باشد. مشخصات فیزیکی و شیمیایی سود سوزآور در جدول ذیل آورده شده است.
ویژگی های ترموفیزیکی سود کاستیک
نام های دیگر |
||
Caustic soda A scarite White caustic Sodium hydrate Sodium hydroxide Sodium oxidanide |
||
شناساگرها |
||
1823 |
||
WB4900000 |
||
68430 |
||
مشخصات فیزیکی |
||
NaOH |
||
39.9971 g mol−1 |
||
Appearance |
White, waxy, opaque crystals |
|
Odorless |
||
2.13 g/cm3 |
||
318 °C (604 °F; 591 K) |
||
1,388 °C (2,530 °F; 1,661 K) |
||
41.8 g/100 mL (0 °C) |
||
soluble in glycerol |
||
23.8 g/100 mL |
||
<<13.9 g/100 mL |
||
<2.4 kPa (at 20 °C) |
||
Acidity (pKa) |
13 |
|
Refractive index (nD) |
1.3576 |
|
گرما شیمی |
||
59.66 J/mol K |
||
Std molar |
64 J·mol−1·K−1[5] |
|
Std enthalpy of |
−427 kJ·mol−1[5] |
|
Gibbs free energy (ΔG) |
-380.7 kJ/mol |
کاربردهای صنعتی سود سوزآور
در غالب موارد کاربرد سود سوزآور، از این ماده به عنوان قلیا قوی در خنثی سازی و کنترل PH استفاده می شود لذا کاربرد آن بسیار گسترده است. سود سوزآور برای کنترل PH، خنثی سازی اسیدهای پساب کارخانجات نیز مورد استفاده قرار می گیرد. در این موارد سود سوزآور با سایر مواد قلیایی مثل سودآ اش(soda ash) یا همان کربنات سدیم و آهک رقابت می کند. سود سوزآور معمولاً گرانتر از سودآ اش و آهک است اما اغلب به چند دلیل ترجیح داده می شود:
1- پایه ی قویتری نسبت به سودآ اش دارد و سریعتر هم واکنش می دهد.
2- در آب بهتر حل می شود و لذا قابل حمل و نقل و نگهداری به صورت محلول در آب می باشد.
3- در واکنش شیمیایی به محصولات جانبی ناخواسته مثل دی اکسید کربن و کربنات های نامحلول تبدیل نمیشود.
به طور کلی در برخی از صنایع سود سوزآور قابل جایگزینی سودآ اش (کربنات سدیم) می باشد. جدول زیر زمینه های مصرف و درصد مصرف سود سوزآور را نشان می دهد.
درصد مصرف سود سوزآور در صنایع مختلف
زمینه ی مصرف |
درصد مصرف |
تولید مواد شیمیایی آلی |
37 % |
تولید مواد شیمیایی معدنی |
12 % |
کاربرد مستقیم |
51 % |
جمع |
100 % |
بعضی از مواد شیمیایی آلی از سود سوزآور شامل اکسید پروپلین، پلی کربنات ها، اتیلن آمین ها و اپی کلروهیدرین ها می باشد. دیگر کاربرد مهم سود سوزآور در خنثی سازی و شستشوی مواد آلی در طی فرآیند می باشد. مواد شیمیایی معدنی بدست آمده از سود سوزآور شامل سدیم و هیپوکلریت کلسیم و سولفور سدیم می باشد. کاربردهای مستقیم سود شامل کاربرد در تولید خمیر کاغذ و چوب، کاربرد به عنوان چرب گیر، صابون ها و پاک کننده ها، صنایع آلومینیوم، پالایش و فرایندهای نفت و گاز طبیعی و فرآیندهای مربوط به نساجی است.این کاربردها عمده ترین کاربردهای سود سوزآور می باشد.
در جدول زیر به طور تقریبی نسبتاً بالا نسبت مصرف هیدروکسید در زمینه های مختلف را نشان می دهد:
جدول 1- 5 مصرف هیدروکسید سدیم یا سود سوزآور در صنایع مختلف
صنایع مصرف کننده سود |
نسبت مصرف سود در صنعت (درصد) |
1- تولید مواد شیمیایی آلی |
|
پروپیلن اکساید |
25 |
پلی کربنات ها |
7 |
رزین های اپوکسی |
3 |
اتیلن آمین ها |
3 |
کلروپرن |
1 |
عامل لخته ساز |
2 |
اترهای سلولز |
1 |
پنتا اریتریتول |
1 |
سیترات سدیم |
1 |
رزور سینول |
0.5 |
اپی کلروهیدرین |
0.5 |
وینیلیدین کلراید |
0.5 |
موارد دیگر (شستشوی گاز و خنثی سازی) |
54.5 |
جمع |
100 |
2- تولید مواد شیمیایی معدنی (درصد) |
|
هیپوکلریت سدیم و کلسیم |
26 |
ترکیبات شامل سولفور |
12 |
دی اکساید تیتانیوم |
11 |
سیانید سدیم |
9 |
زئولیت |
7.5 |
سیلیکات های سدیم |
2.5 |
آلومینات سدیم |
2.5 |
فسفات سدیم |
1.5 |
موارد دیگر |
28 |
جمع |
100 |
3- کاربردهای مستقیم (درصد) |
|
چوب و کاغذ |
36.6 |
پاک کننده ها |
13.8 |
نفت و گاز طبیعی |
8.5 |
آلومین |
4.5 |
تصفیه آب |
5.5 |
نساجی پنبه ای |
3.5 |
الیاف ویسکوز ریون |
1 |
صنایع غذایی |
1 |
فرآندهای روغن گیاهی و حیوانی |
0.6 |
سلوفان |
0.2 |
موارد دیگر (شستشوی گاز، خنثی سازی، تولید شیشه و استخراج سنگ معدن) |
24.8 |
جمع |
100 |
در اکثر موارد سود سوزآور به صورت محلول 50 % و یا 73 % در آب تولید و عرضه می شود.
سود 73 % خیلی خورنده است و حمل و نقل آن اقتصادی تر از سود 50 % است ولی باید در دمای زیر 62 درجه سانتی گراد نگهداری گردد و از یخ زدگی آن جلوگیری شود. کمتر از 2 % سود مصرفی جهان به صورت بدون آب (جامد) مصرف می شود. سود خشک به صورت پرک و گرانول عرضه می شود.
به جزء موارد ذکر شده سود سوزآور در تولید مواد آلی دیگری نیز مصرف می گردد که در جدول زیر فهرست شده است:
نقش سود سوزآور در صنایع شیمیایی
ردیف |
کاربرد |
نقش سود |
میزان مصرف سود به ازای تولید هر تن محصول |
1 |
انیدرید استیک |
شستشو |
0.01 |
2 |
استیلن |
خنثی سازی |
0.05 |
3 |
ادیپیک اسید |
خنثی سازی |
0.06 |
4 |
کاپرولاکتام |
شستشوی گاز |
0.12 |
5 |
کلروپرن |
دی هیدروکلریناسیون |
0.66 |
6 |
CFC |
خنثی سازی |
0.02 |
7 |
اتاتل (از اتیلن) |
خنثی سازی |
0.04 |
8 |
اتیل اکریلات |
خنثی سازی |
0.06 |
9 |
اتیل بنزن |
خنثی سازی |
0.0007 |
10 |
اتیلن/ پروپیلن |
شستشوی گاز |
0.007 |
11 |
ایزوبوتیلن |
خنثی سازی |
0.02 |
12 |
MDI |
خنثی سازی |
0.14 |
13 |
متیل اتیل کتون |
خنثی سازی |
0.02 |
14 |
میتروبنزن |
شستشو |
0.008 |
15 |
فنول فرمالدئید |
کاتالیست |
0.01 |
16 |
فسژن |
شستشوی گاز |
0.01 |
17 |
پلی اتریمید |
واکنشگر |
0.14 |
18 |
پای اتر کتون |
واکنشگر |
0.5 |
19 |
پلی سولفون |
واکنشگر |
0.18 |
20 |
پلی تترا فلئورواتیلن |
واکنشگر |
0.01 |
21 |
پلی وینیل استات |
احیای رزین مبدل یون |
0.002 |
22 |
پلی وینیل الکل |
کاتالیست |
0.05 |
23 |
PVC |
شستشوی گاز |
0.003 |
24 |
رزین های اوره فرمالدئید |
کاتالیست |
0.005 |
25 |
وانیلین |
واکنشگر |
1.6 |
26 |
وینیل کلراید |
خنثی سازی |
0.0008 |
27 |
وینیلیدین فلوراید |
شستشوی کلرید هیدروژن |
0.66 |
28 |
صمغ زانتان |
تنظیم PH |
0.2 |
سایر موارد استفاده سود در تولید مواد معدنی
سود سوزآور در تولید هیدازین، آلجنیات سدیم، کلرات سدیم، دی کلرویوسیانورات سدیم و پیکرامات سدیم مصرف می گردد.
کاربردهای مستقیم سود سوزآور
در جدول قبلی در مورد موارد مصرف مستقیم سود سوزآور مواردی را بیان کردیم. اما در این جا به طور مختصر به بیان این کاربردها می پردازیم:
در صنایع چوب و کاغذ، از سود سوزآور در تولید خمیر چوب و مراحل تولید کاغذ به صورت گسترده ای استفاده می شود.
در تولید صابون های جامد و مایع که نمک های سدیم و پتاسیم اسیدهای چرب است از سود استفاده می شود.
در فرمول تولید برخی از پاک کننده های صنعتی، از سود استفاده می شود. در تولید چربی گیرهای صنعتی برای چربی زدایی از سطوح فلزی و ساختمانی نیز از سود استفاده می شود. سود به صورت مستقیم نیز برای باز کردن لوله ها و پاک کردن کارگاهها و سالن های تولید استفاده می شود.
در صنایع نفت و گاز، سود سوزآور سه کاربرد عمده دارد. در تولید گل حفاری مصرف می گردد، برای ازدیاد برداشت از چاههای نفت به کار می رود و به عنوان یک عامل قلیایی در شستشوی پساب های اسید استفاده می شود.
یکی از عمده ترین کاربردهای هیدروکسید سدیم تولید اکسید آلومینیوم یا آلومین از بوکسیت می باشد. بوکسیت، آلومینای هیدراته می باشد که ناخالصی های مختلفی از جمله آهن و سیلیکا دارد. از محلول سود برای جداسازی ناخالصی ها استفاده می شود. بعد محلول آلومینات سدیم هیدرولیز شده و به آلومینیوم هیدروکساید تبدیل می شود. صنعت تصفیه ی آب مصرف کننده ی مقدار قابل توجهی سود سوزآور است. سود سوزآور در این صنعت برای تنظیم PH و احیای رزین های مبدل یون به کار می رود.
سود سوزآور برای براق کردن الیاف و منسوجات پنبه ای به کار می رود. این عمل الیاف را برای رنگرزی آماده می کند.
صنعت تولید الیاف ویسکوز ریون نیز یکی از عمده ترین مصرف کنندگان سود سوزآور می باشد. در فرآیند تولید این محصول که از سلولز تهیه می گردد، از سود برای تبدیل خمیر چوب به سدیم سلولز استفاده می شود. برای تولید یک تن ریون حدود 0.62 تن سود مورد نیاز است.
سلوفان نوعی ورق است که در صنایع بسته بندی مواد غذایی مصرف می گردد. فرآیند تولید این مشابه تولید الیاف ویسکوز ریون است و مصرف کننده سود است.
سایر موارد مصرف سود کاستیک
سود سوزآور در صنایع غذایی برای بردن پوست بعضی از محصولات مانند سیب زمینی، گوجه فرنگی و بعضی میوهها استفاده می شود. سود سوزآور در صنایع شیشه جهت بهبود ذوب مصرف می شود. سود سوزآور در فرمول تولید رنگبر نیز استفاده می شود.