การผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์โดยใช้เซลล์ปรอท

การผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์โดยใช้เซลล์ปรอท

เซลล์ปรอท (Mercury cell) เซลล์อิเล็กโทรไลต์แบบ Chlor – Alkali ชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยแอโนดซึ่งทำจากโลหะทิเทเนียมเคลือบออกไซด์ของธาตุบางชนิด และใช้ปรอทเป็นแคโทด

เซลล์ปรอทเป็นเซลล์อิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ผลิต NaOH(aq) ที่มีความบริสุทธิ์สูง วิธีผลิตโดยผ่านสารละลาย NaCl อิ่มตัว และบริสุทธิ์เข้าไปในเซลล์นี้จะเกิดการเปลี่ยนแปลงดังนี้

แคโทด เป็นขั้วปรอทเกิด Over voltage ของปฏิกิริยารีดักชันของ H 2O เป็น OH - และ H 2(g) ดังนั้น ปฏิกิริยารีดักชันจึงเกิดเป็น Na + ไปเป็น Na แทน ซึ่งละลาย Hg(l) เป็นโซเดียมอะมัลกัมที่มีความเข้มข้นประมาณ 5% โดยมวล

2Na + (aq) + xHg(l) + e - ---------> 2NaHg x(l) E 0 = - 1.77 V

แอโนด เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน Cl - เป็น Cl 2 (g) ดังสมการ

2Cl - (aq) -----------> Cl 2 (g) + 2e - E 0 = - 1.36 V

ปฏิกิริยาสุทธิ ; 2Na +(aq) +2Cl - (aq) + xHg(l) ------> 2NaHg x(l) + Cl 2 (g) E 0 cell = - 3.13 V

เมื่อโซเดียมอะมัลกัมถูกแยกออกจากกัน โดยผ่านน้ำบริสุทธิ์เข้าไป โซเดียมจะทำปฏิกิริยากับน้ำ เกิดโซเดียมไฮดรอกไซด์ ดังสมการ

2NaHg x(l) + 2H 2O -----------> 2NaOH (aq) + H 2 (g) + 2xHg(l)

ของเหลวปรอทถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในเซลล์อิเล็กโทรไลต์นี้ ก๊าซไฮโดรเจนลอยออกสู่ด้านบน ส่วนสารละลาย NaOH ที่ได้มีความเข้มข้นประมาณ 50% โดยมวล และปรอทที่ใช้ บางส่วนปนกับน้ำทิ้งจากกระบวนการผลิตลงสู่แหล่งน้ำ ทำให้เกิดมลภาวะทางน้ำ จากกระบวนการผลิตพบว่า ปรอทสูญหายไป 200 g ต่อ Cl 2 1 เมตริกตันที่ผลิตได้ Hg ที่ถูกปะปนกับน้ำทิ้งนี้จะอยู่ในรูป HgCl 2 ซึ่งจุลินทรีย์ในน้ำเปลี่ยนเป็นสารอินทรีย์ คือไดเมทิลเมอร์คิวรี (CH 3) 2Hg

สารนี้จะสะสมในสัตว์น้ำ ถ้าเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ สารอินทรีย์ของ Hg จะไปสะสมตามเนื้อเยื่อที่มีไขมันมาก ๆ เช่น ที่มันสมอง สารพวกนี้จะไปขัดขวางการทำงานของระบบประสาทส่วนกลาง ทำให้เกิดความผิดปกติของระบบประสาท เช่น นอนไม่หลับ ประสาทหลอน ความจำเสื่อม และเนื่องจากร่างกายไม่สามารถทำลายหรือกำจัดปรอทได้ ปรอทที่สะสมในร่างกายจึงทำให้พิษร้ายแรง ถ้ามีสะสมในร่างกายเพียง 50 มิลลิกรัม อาจจะถึงตายได้

บริเวณอ่าวมินามาตะที่ประเทศญี่ปุ่นเป็นที่ตั้งโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่หลายประเภท เช่น โรงงานผลิตพลาสติก ผลิตปุ๋ยเคมี และสารเคมีต่าง ๆ พบว่าสัตว์น้ำตายเพราะพิษปรอท และประชาชนที่อาศัยอยู่บริเวณนั้นต้องเสียชีวิตจากการบริโภคสัตว์น้ำที่มี Hg สะสมอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งจากการวิจัยพบว่า ปรอทที่สะสมในสัตว์น้ำและในร่างกายของผู้ป่วยล้วนมาจากของเสียจากน้ำทิ้งของโรงงานต่าง ๆ

สำหรับประเทศไทย พบว่าสัตว์น้ำในอ่าวไทย เช่น ปลา ปลาหมึก ปูม้า กั้งตั๊กแตน และหอยนางรม มีปรอทสะสมอยู่ ในอัตราส่วน 0.035, 0.025, 0.016 และ 0.017 ไมโครกรัม/ กรัม น้ำหนักสด ตามลำดับ และถ้าปล่อยปรอทลงสู่แหล่งน้ำมากขึ้นเรื่อย ๆ ก็จะทำให้สัตว์ทะเลมีปรอทสะสมมากขึ้น ซึ่งจะทำให้ผู้บริโภคเกิดอันตรายได้

เนื่องจากการผลิต NaOH ทั้ง 2 วิธีต่างก็เกิดปัญหาในด้านค่าใช้จ่ายสำหรับการทำ NaOH ให้บริสุทธิ์และการปนเปื้อนของสารพวกปรอททำให้เกิดมลภาวะ จึงได้มีการพัฒนาเซลล์อิเล็กโทรไลต์แบบ Chlor – Alkali ใหม่ เพื่อใช้ผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่บริสุทธิ์มากขึ้น