زمان مورد نیاز برای مطالعه: 5 دقیقه

 سوالات اصلی که در این مقاله به آن‌ها پاسخ داده می‌شود:

• سدیم هیدروکسید چیست؟
• سدیم هیدروکسید چه کاربردی دارد؟
• نام‌ها و معادل‌های مترادف سدیم هیدروکسید چیست؟
• کاربرد سدیم هیدروکسید در صنعت حفاری چیست؟
• ویژگی‌های سدیم هیدروکسید چیست؟
• مشخصات فنی سدیم هیدروکسید چیست؟
• روش های تولید سدیم هیدروکسید چیست؟
• شرایط نگهداری و نکات ایمنی سدیم هیدروکسید چیست؟

ویژگی های کلی سدیم هیدروکسید:

• نام ها و معادل‌های مترادف ترکیب: سود سوزآور یا هیدروکسید سدیم، چربی گیر صنعتی،  سود جامد پرک، سود کاستیک، کاستیک سودا.
• نام ترکیب به انگلیسی: Caustic Soda یا Sodium Hydroxide.
• فرمول شیمیایی: NaOH
• کاربردهای ترکیب: استفاده در تولید مواد شیمیایی از جمله اکسید آلومینیوم یا همان آلومینا، استفاده در حفر و استخراج نفت و گاز، خنثی سازی واکنش های شیمیایی، تولید شوینده ها، خمیر کاغذ و…
• نقش ترکیب در صنعت نفت و گاز: برای افزایش PH گِل‌های پایه آبی حفاری، به منظور کنترل خوردگی و کاهش آلودگی ناشی از کلسیم یا منیزیم در گِل‌های پایه آبی.

مشخصات فنی محصول

سدیم هیدروکسید چیست؟

سدیم هیدروکسید، با نام انگلیسی Sodium hydroxide که نام معادل آن کاستیک سودا با نام انگلیسی  Caustic Soda یا سود سوزآور است، یک ترکیب معدنی جامد و سفیدرنگ با فرمول شیمیایی NaOHو با دمای ذوب ۳۱۸ درجه سانتی‌گراد و چگالی ۲.۱۳ می‌باشد. این ماده، به آسانی می‌تواند رطوبت و کربن دی‌اکسید موجود در هوا را جذب کند و به همین دلیل، لازم است هنگام حمل و نقل، تحت پوشش‌های حفاظتی لازم قرار گیرد. همچنین در هنگام حل شدن در آب حرارت زیادی ایجاد می کند. این ترکیب، در تماس با پوست، دارای اثر خورندگی است و برای جلوگیری از اثرات سوزانندگی آن، هنگام استفاده باید مورد توجه قرار گیرد. 

همچنین هنگام اندازه‌گیری وزن دقیق این ماده شیمیایی باید این کار به سرعت و در محیطی خشک انجام شود تا در اثر جذب رطوبت هوا وزن سدیم هیدروکسید افزایش نیابد.

آبپوش‌های سدیم هیدروکسید شناخته شده‌اند ومحلول قلیایی قوی در آب پدیدمی‌آورد، یعنی در آب به‌طور کامل به یون‌های تشکیل دهنده‌اش Na+ و OH- تفکیک می‌شود.

هیدروکسید سدیم جامد بیشتر به صورت‌های پرک (فلکس)، دانه‌ای و بلوک‌های قالبی برای فروش عرضه می‌شود.

• قیمت، خرید و فروش سود پرک

ساختار شیمیایی

فرایند کلر الکالی فرایندی است که طبق واکنش زیر، با اعمال جریان مستقیم برق و الکترولیز سدیم کلرید، یون کلر موجود در نمک به عنصر کلر در آند تبدیل می شود. همچنین سدیم با هیدروژن احیا شده‌ی آب در کاتد واکنش می دهد و موجب تولید کاستیک سودا می گردد.

محصولات دیگری که می توان طی فرایند کلر آلکالی به دست آورد هیدروژن ،کربنات سدیم، Sodium Bicarbonate، هیدروکسید پتاسیم و کربنات پتاسیم است.

حلالیت سود کاستیک در۱۰۰ میلی لیتر آب با دمای ۲۰ درجه سانتی گراد ۱۱۱ گرم است. البته با افزایش دما، میزان حلالیت سود سوزآور جامد در آب افزایش پیدا می کند. حلالیت سدیم هیدروکساید در حلال های آلی از قبیل اتانول، متانول و گلیسیرین به نسبت مساوی ست.

تاریخچه سدیم هیدروکسید

سدیم هیدروکسید در ابتدا توسط سازندگان صابون تولید می‌شد. دستورالعملی از ساخت سدیم هیدروکسید توسط دانشمند مسلمان قرن ۱۳ میلادی "المختاره" در کتاب "فی فنون من السنه" یافت شده‌است که توسط "المظفر یوسف ابن عمر ابن علی ابن رسول" پادشاه یمن گردآوری شده‌است. شیمی‌دان و باستان‌شناس انگلیسی "هنری ارنست استپالتون (۱۸۷۸–۱۹۶۲)" شواهدی ارائه داده‌است که محمد زکریای رازی سدیم هیدروکسید را می‌شناخته‌است. این دستورالعمل شامل گذراندن پی در پی آب از درون مخلوطی از قلیا که خاکستر علف شور Saltwort  بودو آهک خام بود که به این روش سدیم هیدروکسید بدست می‌آمد. صابون سازان اروپایی همین دستورالعمل را پیروی می‌کردند.

کاربرد سدیم هیدروکسید

یکی از مصارف سود جامد کاستیک در تهیه و تولید کاغذ است. اصولاً تولید خمیر کاغذ به دو روش مکانیکی و شیمیایی صورت می گیرد. باید اذعان کرد که از روش مکانیکی معمولاً برای تهیه کاغذهای ارزان قیمت استفاده می گردد. در روش های شیمیایی تهیه خمیر کاغذ معمولا از سود جامد کاستیک (هیدروکسید سدیم) و سولفیت سدیم یا سولفیت هیدروژن کلسیم استفاده می گردد و مواد اولیه کاغذ سازی توسط سود کاستیک و سولفید سدیم فراوری (پخته) می گردند.

کاربرد سود سوز آور در صنعت آلومینیوم سازی برای حل کردن سنگ معدن بوکسیت که ماده اولیه تولید آلومینیوم است و رسوب گذاری آلومینا استفاده می‌شود. همچنین سود سوزآور پرک به‌منظور براق‌کننده شیمیایی محصولات آلومینیومی مورد مصرف است.در صنایع صابون‌سازی سود کاستیک چربی‌ها را به صابون‌های سدیمی محلول در آب تبدیل می‌کنند (فرایند صابون سازی)در صنعت نساجی از سود کاستیک به‌منظور تمیزکاری، سفید کردن و افزایش براقی و استحکام پارچه استفاده می‌شود.

اگر بخواهیم به مواردی از کاربرد سود سوزآوردر فرایند تولید نفت و صنعت پالایش می توان به نقش سود کاستیک به عنوان جاذب کربن دی اکسید در برش‌های سبک و به عنوان جاذب سولفیدها در خالص سازی برش‌های مختلف نفتی استفاده می‌شود. همچنین سود سوزآور به همراه کلر برای فرایند شیرین سازی هیپوکلریتی که فرایندی برای حذف ترکیبات مختلف گوگردی است اشاره نمود.

سدیم هیدروکسید، به عنوان یک باز قوی، یکی از مواد شیمیایی صنعتی بسیار مهم به‌شمار می‌رود. برای نمونه، تولید سود در سال ۱۹۸۰ در آمریکا، ۱۲ میلیون تن بوده‌است. تولید این ماده شیمیایی پایه؛ که در تولید تمامی انواع مواد شیمیایی به نحوی کاربرد دارد، از ۶۰۳۹۰ کیلوتن در سال ۲۰۱۲ به ۷۲۱۰۳ کیلوتن در سال ۲۰۱۶ افزایش یافت که میانگین رشد ۴٫۵۳ درصد است. چین بزرگترین تولیدکننده سود جهان است که ۴۵٫۵۵ درصد از سهم بازار در صنعت سدیم هیدروکسید را در سال ۲۰۱۶ داشت. در بازار مصرف، چین و آمریکای شمالی، اصلی‌ترین مصرف‌کننده‌های این ماده هستند که برآورد شده به ترتیب ۴۲٫۷۹٪ و ۲۰٫۲۹٪ در سال ۲۰۱۶ مصرف کرده‌اند. زمینه‌های مختلف کاربرد سدیم هیدروکسید از جمله در تولید مواد شیمیایی، ابریشم مصنوعی، خمیر کاغذ و کاغذ، در تولید رنگ، آلومینیوم، مواد پتروشیمی و پارچه، صابون و مواد شوینده است.

همچنین در آزمایشگاه‌ها برای تعیین غلظت اسیدهای مجهول درتیتراسیون اسید باز از محلول قلیایی سدیم هیدروکسید استاندارد استفاده می‌شود. در صنایع غذایی از این ماده جهت تلخی زدایی از زیتون استفاده می‌شود. سود سوزآور در دو نوع مایع و جامد در کارخانه‌ها تولید می‌شود. سود مایع با خلوص ۵۰ درصد و ۳۳ درصد در دسترس است.

کاربردهای سود کاستیک پرک (به انگلیسی: Caustic Soda Flakes) در صنعت بسیار وسیع است، صنایع مختلف با رویکردهای مختلف از این ماده استفاده می‌کنند. برخی از این صنایع عبارتند از:

• صنایع رنگرزی
• تولید کارتن و کاغذ
• صنایع چرم و نساجی
• صنایع نفت و گاز و پترو شیمی
• خنثی‌سازی اسید و باتری سازی
• چربی گیرها و سایر صنایع وابسته
• صنایع غذائی، صنایع شیر، کنسرو سازی
• نوشابه سازی، کارخانه قند و شکر، کارخانه روغن
• صنایع دارو سازی، الکل‌سازی و آرایشی و بهداشتی
• صنایع فلزی و تولید شیشه روی، آلومینیوم، گالوانیزه و آبکاری
• سود پرک کاربرد فراوانی در صنعت نفت و گاز دارد
• سود پرک کاربرد فراوانی در صنایع نظامی دارد.
• سود پرک برای صنایعی که با عوامل بیماری‌زا مواجه می‌شوند هم کاربرد دارد.
• سود پرک در صنعت پلیمر و پت هم مصرف فراوانی دارد لذا به عنوان چربی بر استفاده می‌شود.

نقش کاستیک سودا در حفاری

هیدروکسید سدیم با فرمولNaoh که در صنعت حفاری به نام CAUSTIC SODA یا سود سوزآور شناخته می شود و در موارد زیر کاربرد دارد:

• افزایشPH گل های پایه آبی حفاری به منظور کنترل خوردگی و کاهش آلودگی ناشی از کلسیم یا منیزیم در گل های پایه آبی می تواند باعث گردد که کاتیون های کلسیم و منیزیم به صورت Ca(oh)2  و Mg(oh)2  رسوب نمایند.
• جهت ایجاد محیط قلیائی لازم به منظور پراکنده شدن ذرات و همچنین افزایش بازدهی yield گل های بتونایتی.
• به دلیل حلالیت کامل درآب هیچگونه رسوبی روی لوله ها و ادواتی که در ارتباط با گل کار می کنند برجا نخواهند گذاشت.

 در حفاری نقش بسزایی در تسهیل و صرفه جویی گل حفاری دارد.

مقالات پیشنهادی:

• همه چیز در مورد حفاري
• مواد مورد استفاده در گل حفاری
• انواع گل حفاري و آنالیز آن
• رئولوژی سیالات حفاری

خواص کاربردی و شیمیایی

سود پرک دمای ذوب ۱۳۹۰ درجه سلسیوس و چگالی ۱۳٫۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب دارد، سود کاستیک ترکیبی ناپایدار دارد به طوری که اگر در معرض هوا قرار گیرد، به سرعت رطوبت و کربن دی اکسید موجود در محیط را جذب می‌نماید. به همین دلیل باید در بسته بندی، نگهداری و حمل و نقل توجه و احتیاط لازم صورت پذیرد. سود پرک یا همان سود سوزآور، اثر خورندگی داشته و موجب حساسیت می‌شود که با توجه به این موضوع هنگام استفاده و کار با آن باید به نکات ایمنی توجه داشت. سود پرک با حل شدن در آب محلول قلیایی قوی در آب پدید می‌آورد، یعنی در آب به‌طور کامل به یون‌های تشکیل‌دهنده‌اش تفکیک می گردد.

روش های تولید سدیم هیدروکسید

امروزه صنعت کلر آلکالی دارای سه روش است :

• روش سل جیوه ای  (Mercury cell) 
• سل دیافراگم   (Diaphragm cell)
• سل غشایی (Membrane cell)

هر کدام از این روش ها مزایا و معایب خاص خود را از نظر هزینه، آلودگی ها و استانداردهای محیط زیستی دارند که در ادامه به آن می پردازیم.

سل جیوه ای

سود تولید شده به کمک هر یک از این سه روش مقداری ناخالصی حاوی نمک دارد. روش سل جیوه ای حاوی مقداری اندک از این نوع ناخالصی است و سود تولید شده با کمک این روش دارای خلوص بالایی از نظر وجود نمک هایی مانند سدیم کلرید و سدیم کلرات است اما از وجود جیوه در سود نمی توان چشم پوشی کرد.

رفع ناخالصی جیوه با حرارت دادن وعبور سود تولیدی از فیلترهایی از جنس کربن فعال هزینه و مصرف انرژی بالایی را می‌طلبد که مقرون به صرفه نخواهد بود. همچنین جیوه جداسازی شده نیز می تواند وارد طبیعت و آب های زیر زمینی گردد که آلودگی های زیادی را در پی خواهد داشت.

معمولا برای خالص سازی سودسوزآور تولید شده به کمک هریک از روش های ذکر شده نیاز به تبخیر و خنک سازی سود وجود دارد. برای این کار نیاز به صرف انرژی بالایی است که با توجه به دما و فشار و نوع سل طراحی شده این هزینه برای هر کدام از سل ها متفاوت است.

سل جیوه ای با بیشترین مصرف برق و انرژی، چیزی در حدود 3600 کیلووات ساعت و سل غشایی با مصرف انرژی 2800 کیلو وات ساعت به ترتیب  جز پر مصرف ترین و کم مصرف ترین روش ها به شمار می روند.  همچنین سل دیافراگمی از نظر مصرف انرژی چیزی بین این دو روش قرار دارد.

روش سل جیوه ای روشی قدیمی است که امروزه به دلیل مصرف انرژی بالا و ثابت شدن خطرات جیوه برای سلامتی و محیط زیست کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.

سل دیافراگم

چیزی حدود 84% از مصرف سود و کلر در جهان به کمک روش غشایی و روش دیافراگم تامین می‌شود.

از مزایای بهره گیری از فرایند غشایی و دیافراگم می توان به جدابودن و مخلوط نشدن دو قسمت کاتولیت (سود به همراه آب در قسمت کاتد )و آنولیت (آب نمک در قسمت آند) اشاره کرد. در فرایند دیافراگم،یک جداساز نفوذ پذیر از جنس آزبست دو قسمت آنولیت و کاتولیت را از هم جدا می کنند و در فرایند غشایی از غشای تبادل یون به عنوان جداکننده استفاده می کنند.

در فرایند تولید کاستیک سودا و کلر به کمک سل جیوه، کاتد خود با تشکیل آلیاژی از سدیم و جیوه (سدیم آمالگام) در نقش جداکننده عمل می کند و سپس با آب واکنش می دهد تا caustic soda و هیدروژن را در راکتوری جداگانه تولید کند.که همین امر موجب تولید جیوه در هنگام استفاده از سل های جیوه ای و تولید ازبست در سل های دیافراگمی می شود که ماده ای مضر و سمی است و برای محیط زیست خطرات جبران ناپذیری را به همراه دارد.

از جمله خسارات محیط زیستی که روش های کلر آلکالی در پی دارند می توان به تولید ترکیبات زائد جامد از جمله نمک ؛ ضایعات غشا های استفاده شده ،کاتد ها و آند ها و… اشاره کرد. برای جلوگیری از تخریب محیط زیست سل های دیافراگمی تدابیری را اندیشیده اند که از جمله ی آن می توان به استفاده ی مجدد RuO2/TiO2  از کاتد های نیکلی و همچنین پوشش دهی مجدد آند استفاده شده با فلزات بی اثر اشاره کرد با این کار نه تنها تولید ضایعات محیط زیستی کمتر میگردد ،در هزینه ها نیز شاهد کاهش چشمگیری هستیم.

اما مشکل جدی ای که در سل های دیافراگم وجود دارد آزاد شدن آزبست در اینگونه سل ها است. استفاده از آزبست به دلیل خطرات زیادی که برای سلامتی انسان دارد در بسیاری از کشور های دنیا ممنوع اعلام شده است.

سل غشایی

مضرات و معایبی که دو روش پیشین داشت موجب گشت تا دانشمندان به فکر روشی جایگزین با هزینه و خطرات محیط زیستی کمتر، باشند. در سال 1970 با کشف شدن اثرات مخرب جیوه و آزبست ،روش سل غشایی به سرعت توسعه پیدا کرد.

در سل غشایی به کمک غشای انتخاب پذیر از جنس پلیمر پرفلورو با داشتن گروه های تبادلی کاتیونی ،آند و کاتد را از هم جدا می کنند.این غشای انتخاب پذیر یون های سدیم را انتقال می دهد اما از نفوذپذیری یون های هیدروکسید از کاتولیت به آنولیت خودداری می کند. یون های سدیم به همراه آب با عبور از غشا به سمت کاتد مهاجرت می کند و با هیدروژن یونیزه شده در قسمت کاتد واکنش می دهد که موجب تولید سود سوزآور با خلوص بالا می شود.

در این روش باید به این نکته توجه کرد که به دلیل قابلیت خورنده بودن کلر،آند باید از جنس فلزاتی مانند تیتانیوم تشکیل شود که وارد واکنش نمی شود. همچنین استفاده از آند فلزی به جای گرافیت از تولید عناصری مانند سرب و کلر در فاضلاب شهری خود داری می کند و طول عمر سل را نیز بهبود می بخشد.

فرایند سودا-آهک

یک فرایند قدیمی‌تر برای تولید سود سوزآور، عبارت از فرایند سودا - آهک می‌باشد که در آن سودا اَش (کلسیم هیدروکسید)، در واکنش با سدیم کربنات به کاستیک سودا تبدیل می‌شود.

Ca(OH)۲ + Na۲CO۳ → CaCO۳ + ۲ NaOH

مواد ناسازگار با سود پرک

سود پرک بشدت با بسیاری از مواد آلی و غیر آلی واکنش داده به عنوان مثال با اسیدهای قوی، نیترو آروماتیک، ترکیبات نیترو پارافین، اورگانو هالوژن، گلیکول و پیرکسیدهای آلی ترکیب می‌شود. بر روی برخی از پلاستیک‌ها مانند پی ئی تی (بطری نوشابه) اثر گذاشته و آ‌ن‌ها را سوراخ می‌کند. سود پرک با بعضی از فلزات نیز ترکیب و گاز هیدروژن تولید می‌کند.

آزمایش‌های آن

اگر سدیم هیدروکسید را با هیدروکلریک اسید مخلوط کنیم ماده‌ای به نام سدیم کلرید بوجود می‌آید. در طی این واکنش گازهیدروژن نیز آزاد می‌شود. علاوه بر این واکنش، واکنشی نیز بین سدیم هیدروکسید و نیتریک اسید نیز وجود دارد که در طی این واکنش سدیم نیترات بوجود می‌آید. نحوه ساخت سدیم هیدروکسید نیز روش جالب و بسیار بسیار ساده‌ای است. این واکنش این چنین است که سدیم را درون آب می‌ریزیم در صورتی که مقدار سدیم زیاد باشد خطر آتش‌سوزی و انفجار نیز وجود دارد.

شرایط نگهداری و نکات ایمنی

مانند دیگر اسیدهای خوراکی و قلیایی، تنها قطره ای از محلول سدیم هیدروکسید می‌تواند به راحتی پروتئین‌ها و چربی‌ها را در بافت‌های زنده از طریق هیدرولیز آمید و هیدرولیز استر تجزیه کند، که در نتیجه باعث سوختگی‌های شیمیایی می‌شود و ممکن است باعث ایجاد کوری دائمی در هنگام تماس با چشم شود. قلیای جامد آن همچنین می‌تواند در صورت وجود آب، مانند بخار آب، طبیعت خورنده خود را نشان دهد؛ بنابراین، هنگام استفاده از این مواد شیمیایی یا محلول‌های آن، همیشه باید از تجهیزات حفاظتی مانند دستکش‌های لاستیکی، لباس ایمنی و حفاظت چشم استفاده شود. اقدامات استاندارد اولیه برای شستشوی ماده قلیایی از روی پوست، مانند سایر مواد خورنده دیگر، شستشو با مقدار زیادی آب است. شستشو برای حداقل ۱۰ تا ۱۵ دقیقه باید ادامه یابد.

سلول‌های باتری لیتیومی، در صورت بلعیده شدن، حتی اگر خرد نشده باشد باعث آسیب جدی می‌شود. آسیب ناشی از محتویات باتری نیست، بلکه جریان الکتریکی ایجاد شده باعث ایجاد سدیم هیدروکسید می‌شود و مری و رگ‌های خونی را می‌سوزاند و می‌تواند منجر به خونریزی منجر به مرگ شود.

علاوه بر این، انحلال سدیم هیدروکسید بسیار گرمازاست و گرمای حاصل می‌تواند باعث سوختگی با گرما یا آتش گرفتن مواد آتشگیر شود. همچنین در هنگام واکنش با اسید، گرما تولید می‌کند.

سدیم هیدروکسید نسبت به شیشه نیز کمی خورنده است، که می‌تواند باعث آسیب به شفافیت آن شود یا باعث قفل شدن اتصالات شیشه ای در همدیگر شود. سدیم هیدروکسید نسبت به فلزات متعددی نیز خورنده است مانند: آلومینیوم با تماس با قلیا واکنش نشان می‌دهد و باعث تولید گاز هیدروژن قابل اشتعال در سطح تماس می‌شود.

2AL+ 6NaOH → 3 H2 + 2 Na3AlO3

2Al + 2NaOH + 2H2O → 3 H2 + 2 NaAlO2

2Al + 2NaOH + 6H2O → 3 H2 + 2 NaAl(OH)4

بسته بندی سود پرک

سود پرک جامد را درانواع بسته بندی سود پرک شامل کیسه های دوجداره (لمینیت دار) و دوخت بسیار مناسب  و همچنین درصورت درخواست مشتریان ، پالت و شرینگ شده آماده تحویل می نماید.بسته بندی اصولی سود پرک یکی از نکات کلیدی و مهم در تولید، حمل و نقل و نگهداری آن می باشد، چراکه اگر سود پرک تولیدی در کیسه هایی با کیفیت پایین بسته بندی شود، هوا و رطوبت به داخل کیسه نفوذ کرده و موجب به همچسبیدگی و کلوخه شدن پرک های سود کاستیک می شود. این امر موجب کاهش و افت کیفیت سود پرک شده و از این محصول نمی توان استفاده نمود.

بسته بندی سود پرک به صورت :

1.در بسته بندی سود پرک را در کیسه های ۲۵ کیلویی با عرض ۵۰*۸۰ و به وزن دو لایه ۶۰*۸۰ گرم بسته بندی می شود. این کیسه  ها حتما می بایست با استفاده از نخ محکم پلی استری دوخته شود زیرا اگر از نخ معمولی استفاده شود ، سود پرک به مرور نخ دوخت را دچار پوسیدگی نموده و در خود حل می نماید. بطوریکه با ورود هوا به داخل کیسه ها ، سود پرک تبدیل به کلوخ گردیده و با ترکیب هوا و هیدروکسید سدیم ماد کلوخه شده متورم و به مرور کیسه از هم شکافته و متلاشی می گردد. در جا به جایی این نوع سود به منظور جلوگیری از صدمات جسمی ، حتما می بایست اصول ایمنی و بهداشتی رعایت گردد. بنابراین هنگام کار با سود پرک به دستورالعمل های ایمنی کار با سود پرک توجه نمایید.

2.کیسه جمبوبگ: در این نوع بسته بندی سود پرک به صورت ۴۰ کیسه ۲۵ کیلویی در یک کیسه یک تنی (جمبوبگ) بسته بندی می شود. کیسه جمبوبگ محافظ مناسبی برای جلوگیری از پارگی احتمالی کیسه ها بر اثر جا به جایی می باشد و همچنین از تابش مستقیم آفتاب به کیسه ها و نفوذ هوا به کیسه های آسیب دیده نیز جلوگیری نماید.

• استعلام قیمت و موجودی سود پرک