Amalgam-Verfahren

Das Amalgamverfahren ist ein Verfahren zur Herstellung von Chlor (Cl2) und Natronlauge (NaOH). Dabei wird Steinsalz in 80°C heißem Wasser gelöst und von Verunreinigungen befreit. Anschließend gelangt die Natriumchlorid-Lösung in ein Vorratsbecken, welches die Elektrolysezelle kontinuierlich mit Lösung oder Sole versorgt.

Die Elektrolysezelle ist ein leicht geneigter Trog aus Stahl. Am Boden dieses Behältnisses fließt ein 3mm dünner Quecksilberfilm, welcher die Kathode darstellt. Im oberen Bereich des Zelle befinden sich bis zu 180 Anoden aus Titan (chemisch beständig). Sie sind mit einer schützenden Edelmetalloxidschicht überzogen. Der Abstand zwischen Anode und Kathode ist 3mm und muss konstant bleiben. Die Elektrolyse wird bei 4V durchgeführt.

Wegen der hohen Überspannung von Sauerstoff an Titan bildet sich an der Anode Chlor. Dieses wird mit Hilfe von konzentrierter Schwefelsäure getrocknet. Anschließend kühlt man das Gas ab und verflüssigt es indem man es unter hohen Druck setzt. Ein geringer Teil des Chlor bleibt jedoch in des Sole gelöst. Es wird später in einem Abscheider von der Salzlösung getrennt und anschließend ebenfalls verflüssigt.

Die Quecksilber-Kathode reduziert die Natrium-Ionen aus der Lösung, dabei entsteht flüssiges Natriumamalgam. Die Bildung des Natriums ist mit der extrem hohen Überspannung von Wasserstoff an Quecksilber zu erklären. Außerdem wird die zur Abscheidung von Natrium benötigte Energie um den Betrag verringert der bei der Entstehung von Natriumamalgam freiwird.

Das Natriumamalgam wird nach der Elektrolysezelle in einen Amalgamzersetzter geleitet. Dort findet eine Reaktion des Amalgams mit Wasser statt, dabei wird Wasserstoff freigesetzt und es entsteht Natronlauge. Das nun natriumfreie Quecksilber wird der Elektrolysezelle wieder zugeführt. Da die entstandene Natronlauge (50%) sehr rein ist kann sie direkt an den Verbraucher weitergegeben werden. Die verdünnte Salzlösung (23%) wird in die Salzlösestation zurückgepumpt und wird da wieder auf 27% angereichert.

Die Reaktion die beim Amalgamverfahren abläuft kann man folgendermaßen zusammen fassen:

2NaCl (aq) + 2H2O (l) Cl2 (g) + 2NaOH (aq) + H2

Abb.: Amalgamverfahren zur großtechnischen Herstellung von Natronlauge und Chlor