Chlorgewinnung

Aufmachung bis Chlorherstellung

In der Natur kommt es nicht in seinen elementaren (Ein chemisches Element oder Element ist eine Spezies von Atomen mit der gleichen Anzahl von Protonen in ihren Atomkernen (i.e) Zustand, aber nur in Verbindungen (hauptsächlich Salze mit Alkali- und Erdalkalimetallen) (Die Erdalkalimetalle sind sechs chemische Elemente in Spalte 2 des Periodensystems), wie Kochsalz (NaCl), Kaliumchlorid, (Kaliumchlorid ist ein Metallhalogenidsalz aus Kalium und Chlorid) Meersalz (Meersalz ist Salz, das aus der Verdampfung von Meerwasser und nicht aus Sedimentablagerungen gewonnen wird) und Chlorkalk (CaCl2) (Calciumchlorid ist eine anorganische Verbindung, ein Salz mit der chemischen Formel CaCl2). Chlor wird als Desinfektionsmittel (Desinfektionsmittel sind antimikrobielle Mittel, die auf die Oberfläche von nicht lebenden Objekten aufgetragen werden, um Mikroorganismen zu zerstören, die auf den Objekten leben) im medizinischen Bereich und als Rohstoff in der Wirtschaft verwendet. PVC (Polyvinylchlorid) zum Beispiel ist ein Verbundwerkstoff, in dem Chlor einen großen Teil des Volumens ausmacht. Ohne diese Komponente hätte PVC (Polyvinylchlorid, richtiger, aber ungewöhnlich poly, allgemein abgekürzt PVC, ist nach Polyethylen und Polypropylen das drittgrößte synthetische Kunststoffpolymer der Welt) nicht die isolierenden, wetterfesten und stabilen Eigen

schaften.
2. Chlorrückgewinnungsverfahren Chlor wird aus einer Alkalichloridlösung mittels Chlor-Alkali-Elektrolyse hergestellt. Steinsalz (Natriumchlorid) wird in den zahlreichen technischen Verfahren eingesetzt, die auf der Elektrolyse einer konzentrierten Natriumchloridlösung (ca. 27% Sole) basieren (Sole ist eine Salzlösung in Wasser ). Die beiden häufigsten Verfahren sind das Amalgamverfahren und das Membranverfahren .
2.1 Das Amalgamverfahren Abb. 1 Das Natrium, das sich auf der Kathode Q端cksilver absetzt, verbindet sich mit der Kathode Q端cksilver zur Legierung Natriumamalgam (Natriumamalgam, allgemein als Na bezeichnet, ist eine Legierung aus Quecksilber und Natrium) (NaHg). An der Anode werden Chloridionen abgegeben, es entsteht elementares Chlor. Das entstehende NaHg wird in einem zweiten Tank mit Wasser zersetzt. Wasserstoff und konzentrierte Natronlauge werden gebildet: 2NaHg + 2H2O —–> 2NaOH + H2 + 2Hg bei Rückführung des Hg in die Elektrolysezelle Chlor und Bildung von Wasserstoffgas.

Das 1892 entwickelte Membranverfahren erzeugt neben Chlor auch Wasserstoff und etwa 15%ige Natronlauge (durch die Natriumionen, die durch das Diaphragma in die Kathodenkammer gelangen und sich dort mit den OH-Ionen verbinden).Wenn also das Chloralkali (Das Chloralkali-Verfahren ist ein industrielles Verfahren zur Elektrolyse von NaCl), dann verhindert die Elektrolyse nicht, dass die an der Kathode gebildete Lauge (OH-) (durch Entladung der Wasserstoffionen von H2O) neben Wasserstoff mit dem gebildeten Chlor in Kontakt kommt (durch Entladung der Chloridionen von NaCl), der Wasserstoff (Wasserstoff ist ein chemisches Element mit dem chemischen Symbol H und der Ordnungszahl 1) mit dem Chlor ein Chlorspaltgasgemisch erzeugen würde, wie die folgende Gleichung 2OH- +Cl2 —> OCl- + Cl- + H2O zeigt. (Wasser ist eine transparente und nahezu farblose chemische Substanz, die Hauptbestandteil der Ströme, Seen und Ozeane der Erde und der Flüssigkeiten der meisten lebenden Organismen ist. Die durch Dissoziation des Wassers gebildeten Wasserstoffionen werden an der Kathode abgegeben. (Eine Kathode ist die Elektrode, von der ein konventioneller Strom ein polarisiertes elektrisches Gerät verlässt) Die Chloridionen aus der Dissoziation der Natriumchlorid-Entladung an der Anode (Eine Anode ist eine Elektrode, durch die konventioneller Strom in ein polarisiertes elektrisches Gerät fließt) und das Chlor setzt sich dort ab. Neben dem Amalgam- oder
-Verfahren und dem Diaphragma-Verfahren sind das Membranverfahren und die Schmelzflusselektrolyse weitere Verfahren zur Durchführung der Chlor-Alkali-Elektrolyse.
Ein wesentlicher Vorteil des Amalgamverfahrens gegenüber dem Membranverfahren ist, dass die Natronlauge getrennt von der Natriumchloridlösung hergestellt wird. Dadurch entsteht eine sehr reine und hochkonzentrierte Lauge. Ein gewisser Nachteil besteht darin, dass mit dem Abfluss aus der Amalgamentwicklungszelle zwangsläufig Quecksilber oder Quecksilberverbindungen mitgeführt werden. Da diese sehr giftig sind und ein Umweltrisiko darstellen, müssen sie aus dem Elektrolyten entfernt werden (Ein Elektrolyt ist eine Substanz, die in einem polaren Lösungsmittel, z.B. Wasser , eine elektrisch leitende Lösung erzeugt). Das beim Membranprozess entstehende Chlor ist sehr rein. Der Energieverbrauch pro kg Chlor beträgt ca. 3 kWh, etwas weniger als beim Amalgamverfahren (3,5 kWh/kg (Energiedichte ist die in einem bestimmten System oder Raumbereich pro Volumeneinheit gespeicherte Energiemenge) Chlor) (Chlor ist ein chemisches Element mit dem Symbol Cl und der Ordnungszahl 17). Die entstehende Natronlauge ist jedoch relativ verdünnt und mit Natriumchlorid verunreinigt. (Natriumchlorid, auch Salz oder Halit genannt, ist eine ionische Verbindung mit der chemischen Formel NaCl, die ein Verhältnis von Natrium- und Chloridionen von 1:1 darstellt) Daher ist eine anschließende Salztrennung und Verdampfung (Verdampfung ist eine Art der Verdampfung einer Flüssigkeit, die von der Oberfläche einer Flüssigkeit in eine nicht mit der verdampfenden Substanz gesättigte Gasphase erfolgt) der Natronlauge (Natriumhydroxid, auch bekannt als Lauge und Natronlauge, ist eine anorganische Verbindung) erforderlich. Im Vergleich zu den oben genannten Verfahren stellt das Membranverfahren (Membrantechnik umfasst alle technischen Ansätze für den Transport von Stoffen zwischen zwei Fraktionen mit Hilfe von durchlässigen Membranen) ein geringeres Risiko für die Umwelt dar, da im Gegensatz zum Amalgam- und Membranverfahren keine Stoffe wie Q端cksilber und Asbest eingesetzt werden. Das Quecksilber (Quecksilber ist ein chemisches Element mit dem Symbol Hg und der Ordnungszahl 80) wird im Amalgamverfahren gereinigt und in den Elektrolysezellenkreislauf zurückgeführt; das Asbest muss jedoch entsorgt werden, da es während der Elektrolyse verschlissen ist und nicht verarbeitet werden kann. Das Membranverfahren verwendet recycelbare und keine potenziell toxischen Substanzen. Nur 20% der Chlorproduktion in Westeuropa basiert auf dem umweltfreundlichen Membranverfahren; zwei Drittel aller Chlor-Alkali-Elektrolysen (in der Chemie und Produktion ist die Elektrolyse eine Technik, die mit Gleichstrom eine ansonsten nicht spontane chemische Reaktion antreibt) Anlagen weltweit nutzen heute das Amalgamverfahren.