Proses Castner–Kellner

Proses Castner–Kellner adalah metode elektrolisis dari larutan alkali klorida (biasanya larutan natrium klorida) untuk memproduksi alkali hidroksida yang bersesuaian.^[1] Proses ini ditemukan oleh Hamilton Castner (warga Amerika Serikat) dan Karl Kellner (warga Austria) pada tahun 1890-an.^[2]^[3] Karena masalah lingkungan seperti lmbah merkuri, proses Castner-Kellner secara bertahap digantikan dengan Proses Klor-alkali elektrolisis membran.

Detail proses

Aparatus yang ditampilkan pada gambar dibagi menjadi 2 jenis sel yang dipisahkan oleh dinding sabak. Sel jenis pertama, selanjutnya disebut sel bagian luar, ditampilkan di sebelah kanan dan kiri diagram, menggunakan elektrolit larutan natrium klorida, sebuah anoda grafit (A), dan sebuah katode raksa (M). Sel jenis lain, selanjutnya disebut sel bagian tengah, ditampilkan di tengah diagram, menggunakan sebuah elektrolit larutan natrium hidroksida, sebuah anode raksa (M), dan sebuah katode besi (D). Perhatikan bahwa elektrode raksa dipakai bersama oleh tiga sel tersebut. Hal ini dicapai dengan membuat dinding memisahkan sel namun tetap memungkinkan raksa mengalir di bawahnya.^[4]

Reaksi di anode (A) adalah:

2Cl^– → Cl₂ + 2e^–

Gas klorin yang dihasilkan diventilasi keluar ke bagian atas sel bagian luar di mana gas tersebut diperoleh sebagai produk sampingan proses ini. Reaksi di katode raksa di sel bagian luar adalah:

2Na⁺ + 2e^– → 2Na

Logan natrium yang dibentuk dari reaksi ini larut dalam raksa untuk membentuk sebuah amalgam, senyawa yang dibentuk dari reaksi raksa dengan logam lainnya. Raksa mengalirkan arus dari sel bagian luar ke sel bagian tengah. Sebagai tambahan, mekanisme penggoyangan (B ditunjukkan oleh titik tumpu di sebelah kiri dan berputar secara eksentrik di sebelah kanan) membuat raksa membawa logam natrium yang terlarut dari sel bagian luar ke sel bagian tengah.

Reaksi anode di sel bagian tengah yang terjadi di antara raksa dan larutan natrium hidroksida:

2Na (amalgam) → 2Na⁺ + 2e^–

Pada akhirnya, pada katode besi (D) di sel bagian tengah, reaksinya adalah:

2H₂O + 2e^– → 2OH^– + H₂

Efek keseluruhan adalah konsentrasi natrium klorida di sel bagian luar berkurang dan konsentrasi natrium hidroksida di sel bagian tengah meningkat. Sewaktu proses berlangsung, beberapa larutan natrium hidroksida diambil dari sel bagian tengah sebagai produk output dan digantikan dengan air. Natrium klorida ditambah di sel bagian luar untuk menggantikan apa yang telah dielektrolisis.

Sejarah

Paten pertama untuk mengelektrolisis air garam (brine) diberikan di Inggris pada 1851 ke Charles Watt. Prosesnya adalah sebuah cara yang tidak ekonomis untuk memproduksi natrium hidroksida karena prosesnya tidak dapat mencegah klorin yang terbentuk di larutan air garam bereaksi dengan zat lain di dalam proses tersebut. Hamilton Castner menyelesaikan masalah pencampuran tersebut dengan penemuan sel raksa dan Castner diberikan paten Amerika Serikat pada tahun 1892. Kimiawan Austria, Karl Kellner mencapai penyelesaian masalah yang sama hampir pada waktu yang sama. Untuk mencegah konflik hukum, mereka menjadi rekan pada tahun 1895, mendirikan "Perusahaan Alkali Castner-Kellner" (Castner-Kellner Alkali Company), dan membangun pabrik di seluruh Eropa yang melakukan Proses Castner–Kellner.

Proses sel raksa masih digunakan sekarang.^[5] Operasional pabrik sel raksa sekarang dikritik karena pembuangan limbah raksa^[6] yang menyebabkan keracunan raksa seperti yang terjadi pada Wabah Minamata Ontario, yang terjadi di Ontario, Kanada, pada tahun 1970. Dikarenakan hal-hal tersebut, pabrik sel raksa mulai tidak dipakai lagi, dan usaha sedang dilakukan untuk mengurangi emisi raksa dari pabrik yang masih operasional.^[7]