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Reaktionsschemata
3.1 Amalgamverfahren
Kathode (Minuspol):
2Na+ + 2e- -----> 2Na (mit Hg bildet sich NaHg)
Folgereaktion:
2Na + 2H2O -----> 2Na+ + 2OH- + H2
Anode (Pluspol):
2Cl- -----> Cl2 + 2e-
Gesamtreaktion:
2Na+ + 2Cl- + 2H2O -----> 2Na+ + 2OH- + H2 + Cl2
3.2 Diaphragmaverfahren
Kathode (Minuspol):
2H2O -----> 2H+ + 2OH-
2H+ + 2e- -----> H2
2H2O + 2e- -----> 2OH- + H2
Anode (Pluspol): 2NaCl -----> 2Na+ + 2Cl-
2Cl- -----> Cl2 + 2e-
2NaCl -----> 2Na+ + Cl2 + 2e
Gesamtvorgang: 2NaCl + 2H2O -----> 2NaOH + Cl2 + H2
4. Wirtschaftlicher Vergleich der Produktionsmethoden
In der Wirtschaft zählt vor allem die Bilanz der aufzuwendenden Mittel und dem Ertrag des Erzeugnisses. Neben dem Amalgam- oder Quecksilberverfahren und dem Diaphragmaverfahren gibt es mit dem Membranverfahren und der Schmelzflusselektrolyse noch weitere Techniken zur Verwirklichung der Chloralkali-Elektrolyse.
Ein wesentlicher Vorteil des Amalgamverfahrens gegenüber dem Diaphragmaverfahren besteht darin, dass die Natronlauge getrennt von der Natriumchloridlösung erzeugt wird. So entsteht eine sehr reine und hoch konzentrierte Lauge.
Ein gewisser Nachteil ist darin zu sehen, dass mit dem Abfluss aus der Amalgamerzeugungszelle zwangsläufig Quecksilber oder Quecksilberverbindungen mitgeführt werden. Da diese sehr giftig sind und ein Umweltrisiko darstellen, müssen sie unter hohem Kostenaufwand aus den Elektrolytabwässern entfernt werden.
Das entstehende Chlor beim Diaphragmaverfahren ist sehr rein. Der Energieaufwand je kg Chlor beträgt etwa 3 kWh und ist damit etwas geringer als beim Amalgam-Verfahren (3,5 kWh/kg Chlor). Allerdings ist die entstehende Natronlauge relativ verdünnt und mit Natriumchlorid verunreinigt. Daher ist eine nachfolgende Salzabtrennung und ein Eindampfen der Natronlauge notwendig.
Das Membranverfahren birgt im Vergleich zu den erwähnten Methoden weniger Gefahren für die Umwelt, da anders als beim Amalgam- und Diaphragmaverfahren keine Stoffe wie Quecksilber und Asbest verwendet werden. Das Quecksilber im Amalgamverfahren wird gereinigt und dem Kreislauf der Elektrolysezellen wieder zugeführt; der Asbest muss allerdings entsorgt werden, da er bei der Elektrolyse abnutzt und nicht aufbereitet werden kann. Beim Membranverfahren werden wiederverwertbare und keine potentiell toxischenStoffe verwendet.
Lediglich 20% der westeuropäischen Chlorproduktion basiert auf dem umweltschonenden Membranverfahren; zwei Drittel aller Chloralkali-Elektrolyseanlagen arbeiten heute weltweit mit dem Amalgam-Verfahren.
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