Taasisi ya Chlorine, Inc.
Electrolysis ya brines ya chumvi hutoa klorini na caustic. Kloridi ya sodiamu (NaCl) ni chumvi ya msingi inayotumiwa; hutoa caustic soda (NaOH). Hata hivyo, matumizi ya kloridi ya potasiamu (KCl) huzalisha potashi caustic (KOH).
2 NaCl + 2 H2O → Cl2↑+ 2 NaOH + H2↑
chumvi + maji → klorini (gesi) + caustic + hidrojeni (gesi)
Hivi sasa mchakato wa seli ya diaphragm unatumika sana kwa uzalishaji wa kibiashara wa klorini ikifuatiwa na mchakato wa seli ya zebaki na kisha mchakato wa seli ya utando. Kwa sababu ya maswala ya kiuchumi, mazingira na ubora wa bidhaa, watengenezaji sasa wanapendelea mchakato wa seli ya utando kwa vifaa vipya vya uzalishaji.
Mchakato wa Seli ya Diaphragm
Seli ya diaphragm (ona mchoro 1) hulishwa chumvi iliyojaa ndani ya chumba chenye anodi ya titani iliyopakwa kwa chumvi ya ruthenium na metali nyinginezo. Kichwa cha seli ya plastiki hukusanya gesi ya klorini yenye joto na unyevu inayotolewa kwenye anodi hii. Kufyonza kwa kutumia compressor kisha huchota klorini kwenye kichwa cha mkusanyo kwa ajili ya usindikaji zaidi unaojumuisha kupoeza, kukausha na kukandamiza. Maji na brine ambayo haijashughulikiwa hupenya kupitia kitenganishi cha kiwambo chenye vinyweleo hadi kwenye sehemu ya kathodi ambapo maji humenyuka kwenye kathodi ya chuma kutoa hidroksidi ya sodiamu (caustic soda) na hidrojeni. Diaphragm huhifadhi klorini inayozalishwa kwenye anode kutoka kwa hidroksidi ya sodiamu na hidrojeni inayozalishwa kwenye cathode. Ikiwa bidhaa hizi zitaunganishwa, matokeo ni hypochlorite ya sodiamu (bleach) au klorate ya sodiamu. Wazalishaji wa kibiashara wa klorati ya sodiamu hutumia seli ambazo hazina vitenganishi. Diaphragm ya kawaida ni mchanganyiko wa asbestosi na polima ya fluorocarbon. Mimea ya kisasa ya seli ya diaphragm haina matatizo ya kiafya au mazingira yanayohusishwa kihistoria na matumizi ya diaphragms ya asbesto. Baadhi ya mimea hutumia diaphragm zisizo za asbesto, ambazo sasa zinapatikana kibiashara. Mchakato wa kiini cha diaphragm hutoa ufumbuzi dhaifu wa hidroksidi ya sodiamu yenye chumvi isiyosababishwa. Mchakato wa uvukizi wa ziada hukazia kisababishio na kuondoa chumvi nyingi ili kufanya kisababishi cha ubora wa kibiashara.
Kielelezo 1. Aina za michakato ya seli za kloralkali
Mchakato wa Seli ya Mercury
Seli ya zebaki ina seli mbili za elektrokemia. Mwitikio katika seli ya kwanza kwenye anode ni:
2 Kl- → C12 + 2 nd-
kloridi → klorini + elektroni
Mwitikio katika seli ya kwanza kwenye cathode ni:
Na+ + Hg + e- → Na · Hg
ioni ya sodiamu + zebaki + elektroni → amalgam ya sodiamu
Maji ya chumvi hutiririka kwenye bakuli la chuma lenye pande zilizo na mpira (tazama mchoro 4) Mercury, cathode, inapita chini ya brine. Anodes ya titani iliyofunikwa husimamishwa kwenye brine kwa ajili ya uzalishaji wa klorini, ambayo hutoka kwenye seli kwenye mfumo wa kukusanya na usindikaji. Sodiamu hutiwa umeme kwenye seli na huacha seli ya kwanza ikiwa imeunganishwa na zebaki. Mchanganyiko huu hutiririka hadi kwenye seli ya pili ya kielektroniki inayoitwa kitenganishi. Kitenganishi ni seli iliyo na grafiti kama cathode na amalgam kama anodi.
Mwitikio katika decomposer ni:
2 Na•Hg + 2 H2O → 2 NaOH + 2 Hg + H2 ↑
Mchakato wa seli ya zebaki hutoa NaOH ya kibiashara (50%) moja kwa moja kutoka kwa seli.
Mchakato wa Seli ya Utando
Athari za kielektroniki katika seli ya utando ni sawa na katika seli ya diaphragm. Utando wa kubadilishana-cation hutumiwa badala ya diaphragm ya porous (tazama mchoro 1). Utando huu huzuia uhamaji wa ioni za kloridi kwenye catholyte, na hivyo kutoa chumvi isiyo na 30 hadi 35% moja kwa moja kutoka kwa seli. Kuondolewa kwa hitaji la kuondoa chumvi hufanya uvukizi wa caustic hadi 50% ya biashara iwe rahisi, na inahitaji uwekezaji mdogo na nishati. Nikeli ya gharama kubwa hutumiwa kama cathode katika seli ya utando kutokana na caustic yenye nguvu zaidi.
Hatari za Usalama na Afya
Katika halijoto ya kawaida, klorini kavu, ama kioevu au gesi, haina kutu chuma. Klorini yenye unyevu husababisha ulikaji sana kwa sababu hutengeneza asidi hidrokloriki na hypochlorous. Tahadhari zichukuliwe ili kuweka vifaa vya klorini na klorini vikauke. Bomba, vali na kontena zinapaswa kufungwa au kufungwa wakati hazitumiki ili kuzuia unyevu wa anga. Ikiwa maji yatatumiwa kwenye uvujaji wa klorini, hali ya ulikaji itasababisha uvujaji huo kuwa mbaya zaidi.
Kiasi cha klorini kioevu huongezeka kwa joto. Tahadhari zinapaswa kuchukuliwa ili kuepuka kupasuka kwa hidrostatic ya mabomba, vyombo, vyombo au vifaa vingine vilivyojaa klorini kioevu.
Hidrojeni ni bidhaa ya pamoja ya klorini yote inayotengenezwa na electrolysis ya miyeyusho ya brine yenye maji. Katika safu ya ukolezi inayojulikana, michanganyiko ya klorini na hidrojeni inaweza kuwaka na inaweza kulipuka. Mwitikio wa klorini na hidrojeni unaweza kuanzishwa na jua moja kwa moja, vyanzo vingine vya mwanga wa ultraviolet, umeme wa tuli au athari kali.
Kiasi kidogo cha trikloridi ya nitrojeni, kiwanja kisicho imara na kinacholipuka sana, kinaweza kuzalishwa katika utengenezaji wa klorini. Klorini kioevu iliyo na trikloridi ya nitrojeni inapovukizwa, trikloridi ya nitrojeni inaweza kufikia viwango vya hatari katika klorini kioevu iliyobaki.
Klorini inaweza kuguswa, wakati fulani kwa kulipuka, ikiwa na idadi ya vifaa vya kikaboni kama vile mafuta na grisi kutoka kwa vyanzo kama vile vibandizi vya hewa, vali, pampu na vifaa vya kutengeneza diaphragm ya mafuta, pamoja na mbao na vitambaa kutoka kwa kazi ya ukarabati.
Mara tu kuna dalili yoyote ya kutolewa kwa klorini, hatua za haraka lazima zichukuliwe ili kurekebisha hali hiyo. Uvujaji wa klorini huwa mbaya zaidi ikiwa hautasahihishwa mara moja. Wakati uvujaji wa klorini unapotokea, wafanyakazi walioidhinishwa, waliofunzwa walio na vifaa vya kupumua na vifaa vingine vinavyofaa vya kinga ya kibinafsi (PPE) wanapaswa kuchunguza na kuchukua hatua zinazofaa. Wafanyikazi hawapaswi kuingia katika angahewa iliyo na viwango vya klorini inayozidi kiwango cha hatari kwa maisha na afya (IDLH) mara moja (10 ppm) bila PPE ifaayo na wafanyikazi wa kuhifadhi. Wafanyakazi wasio wa lazima wawekwe mbali na eneo la hatari linapaswa kutengwa. Watu wanaoweza kuathiriwa na kutolewa kwa klorini wanapaswa kuhamishwa au kuhifadhiwa mahali pale kama hali inavyoruhusu.
Vichunguzi vya eneo la klorini na viashirio vya mwelekeo wa upepo vinaweza kutoa taarifa kwa wakati unaofaa (kwa mfano, njia za kutoroka) ili kusaidia kubainisha kama wafanyakazi watahamishwa au kupata hifadhi mahali walipo.
Wakati uhamishaji unatumiwa, watu wanaoweza kufichuliwa wanapaswa kusogea hadi sehemu ya juu ya uvujaji. Kwa sababu klorini ni nzito kuliko hewa, miinuko ya juu ni vyema. Ili kutoroka kwa muda mfupi zaidi, watu ambao tayari wako katika eneo lililochafuliwa wanapaswa kusogeza kimbunga.
Wakati ndani ya jengo na makao huchaguliwa, makao yanaweza kupatikana kwa kufunga madirisha yote, milango na fursa nyingine, na kuzima viyoyozi na mifumo ya uingizaji hewa. Wafanyakazi wanapaswa kuhamia upande wa jengo mbali zaidi kutoka kwa kutolewa.
Uangalifu lazima uchukuliwe ili kutoweka wafanyikazi bila njia ya kutoroka. Msimamo salama unaweza kufanywa kuwa hatari kwa mabadiliko ya mwelekeo wa upepo. Uvujaji mpya unaweza kutokea au uvujaji uliopo unaweza kuwa mkubwa.
Ikiwa moto upo au umekaribia, vyombo na vifaa vya klorini vinapaswa kuhamishwa mbali na moto, ikiwezekana. Ikiwa chombo kisichovuja au kifaa hakiwezi kuhamishwa, kinapaswa kuwekwa baridi kwa kutumia maji. Maji haipaswi kutumiwa moja kwa moja kwenye uvujaji wa klorini. Klorini na maji huguswa na kutengeneza asidi na kuvuja haraka kutazidi kuwa mbaya. Hata hivyo, pale ambapo vyombo kadhaa vinahusika na vingine vinavuja, inaweza kuwa busara kutumia dawa ya kunyunyizia maji ili kusaidia kuzuia mgandamizo wa vyombo visivyovuja.
Wakati vyombo vimeangaziwa na moto, maji ya kupoeza yanapaswa kuwekwa hadi vizuri baada ya moto kuzimwa na vyombo kupozwa. Vyombo vilivyowekwa kwa moto vinapaswa kutengwa na msambazaji anapaswa kuwasiliana haraka iwezekanavyo.
Suluhisho la hidroksidi ya sodiamu ni babuzi, haswa ikiwa imejilimbikizia. Wafanyakazi walio katika hatari ya kuathiriwa na kumwagika na kuvuja wanapaswa kuvaa glavu, ngao ya uso na miwani na mavazi mengine ya kinga.
Shukurani: Dk. RG Smerko anakubaliwa kwa kufanya kupatikana kwa rasilimali za Taasisi ya Chlorine, Inc.