Cách điều chế NaOH trong công nghiệp – phòng thí nghiệm

NaOH là hóa chất được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp như xử lý nước, sản xuất giấy,… Tùy theo mục đích sử dụng và sản xuất mà NaOH có thể được điều chế theo nhiều phương pháp khác nhau. Bài viết dưới đây, LifeVista sẽ giúp bạn tìm hiểu các cách điều chế NaOH, kèm theo PTHH của nó. Theo dõi ngay!

1. Đôi nét về hóa chất NaOH

Natri hydroxit (NaOH), còn gọi là xút hoặc xút ăn da, là một bazơ mạnh. Có công thức hoá học đơn giản gồm một nguyên tử natri (Na), một nguyên tử oxi (O2) và một nguyên tử hydro (H).NaOH có dạng rắn, thường xuất hiện dưới dạng viên, hạt hoặc vảy trắng. Khi tan trong nước, NaOH tạo ra dung dịch kiềm mạnh, toả nhiệt cao.

Đặc tính nổi bật của NaOH là dễ hút ẩm, phản ứng nhanh với nước, axit và chất béo. Đây là hoá chất quan trọng trong nhiều lĩnh vực: sản xuất xà phòng, xử lý nước, chế biến thực phẩm,…

Năm 2022, sản lượng natri hidroxit toàn cầu ước đạt 83 triệu tấn (dạng khô). Nhu cầu sử dụng trong cùng năm khoảng 51 triệu tấn. So sánh với năm 1998, tổng sản lượng thế giới lúc đó chỉ khoảng 45 triệu tấn. Điều này cho thấy mức tăng trưởng đáng kể qua hơn 2 thập kỷ.

Xem thêm: Xút ăn da là gì? Cách xử lý khi NaOH dính vào tay bạn nên biết

2. Các phương pháp điều chế natri hydroxit (NaOH)

Sau khi đã hiểu rõ về NaOH là gì, LifeVista sẽ chia sẻ đến bạn một vài phương pháp điều chế NaOH dưới đây.

2.1 Sản xuất NaOH trong công nghiệp bằng phương pháp điện phân dung dịch NaCl

Trong công nghiệp, NaOH được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn. Đây là cách điều chế hóa chất Natri hydroxit quy mô lớn phổ biến nhất hiện nay vì có hiệu suất cao và thân thiện với môi trường.

Quy trình điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn để điều chế NaOH:

Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu là dung dịch muối ăn NaCl bão hoà

Muối ăn tinh khiết được hoà tan vào nước tạo thành dung dịch NaCl bão hoà, sau đó được lọc để loại bỏ tạp chất như Ca²⁺, Mg²⁺.

Bước 2: Đưa dung dịch vào bình điện phân có màng ngăn ion

Ngăn dương và ngăn âm, được ngăn cách bởi màng trao đổi ion, cho phép ion Na⁺ đi qua nhưng chặn Cl⁻ và OH⁻.

Bước 3: Tiến hành điện phân

• Tại cực dương:

2Cl− → Cl2​↑ + 2e−

→ khí Clo được sinh ra

• Tại cực âm:

2H2​O + 2e− → 2OH− + H2​↑

→ sinh khí hydro và ion H-

Bước 4: Di chuyển ion và tạo thành NaOH

Ion Na+ từ dung dịch muối di chuyển qua màng ngăn đến cực âm và kết hợp với OH- tạo thành dung dịch NaOH loãng.

Bước 5: Thu hồi sản phẩm

• Khí Cl2 được dẫn ra ngoài để sử dụng trong công nghiệp hoá chất (sản xuất PVC, HCl,…)
• Khí H2 được thu hồi dùng làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu hoá học
• Dung dịch NaOH loãng được cô đặc bằng bay hơi để thu được NaOH 30-50%, có thể tiếp tục cô đặc để tạo thành dạng rắn.

Phương trình điều chế NaOH trong công nghiệp như sau:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2

Ưu điểm: 

• Quy trình có hiệu suất chuyển hóa cao, phù hợp để sản xuất NaOH với khối lượng lớn.
• NaOH thu được có độ tinh khiết cao, đáp ứng yêu cầu của nhiều ngành công nghiệp.
• Đây là phương pháp kinh tế và hiệu quả nhất cho quy mô công nghiệp lớn.
• Khí Clo và Hydro là các sản phẩm phụ quan trọng, có thể được thu hồi và bán hoặc sử dụng trong các ngành công nghiệp khác, tăng thêm lợi ích kinh tế.

Nhược điểm: 

• Quá trình điện phân tiêu thụ một lượng lớn năng lượng điện.
• Đòi hỏi công nghệ và thiết bị chuyên dụng (màng ngăn) để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Xem thêm: Xút là gì? Những lưu ý cần biết khi sử dụng xút vảy, xút ăn da

2.2 Cách điều chế NaOH trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, điều chế NaOH có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau. Cùng LifeVista tìm hiểu ngay bên dưới.

2.2.1 Cho kim loại Natri tác dụng với nước

Đây là một trong những cách đơn giản nhưng cực kỳ mạnh mẽ để điều chế NaOH từ kim loại kiềm.

• Nguyên liệu để sản xuất NaOH: Kim loại Natri (Na) và Nước (H2O).
• Hiện tượng: Kim loại Natri phản ứng mãnh liệt với nước, tạo ra khí không màu (H2) và dung dịch NaOH. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt, có thể làm nóng chảy Natri, thậm chí gây cháy hoặc nổ khí H2.
• Phương trình phản ứng:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

• Ưu điểm: Đơn giản, dễ thực hiện để minh hoạ tính chất hoá học của kim loại.
• Nhược điểm: Cực kỳ nguy hiểm, phản ứng rất mãnh liệt và tỏa nhiệt lớn, không phù hợp cho sản xuất quy mô lớn.

Xem thêm: Cách pha xút vảy NaOH đúng tỷ lệ cho các ứng dụng

2.2.2 Cho oxit Natri tác dụng với nước

Phương pháp này điều chế NaOH bằng cách cho oxit bazơ tan của Natri phản ứng với nước.

• Nguyên liệu để sản xuất NaOH: Natri Oxit (Na2O) và nước (H2O)
• Hiện tượng: Natri Oxit là một bazơ tan trong nước, phản ứng tạo ra dung dịch NaOH. Phản ứng toả nhiệt.
• Phương trình phản ứng : 

Na2O + H2O → 2NaOH

• Ưu điểm: Đơn giản, dễ thực hiện, ít nguy hiểm hơn so với cho Natri tác dụng trực tiếp với nước.
• Nhược điểm: Natri Oxit (Na2O) là hoá chất đắt tiền và khó bảo quản (dễ phản ứng với không khí ẩm), không phù hợp cho sản xuất công nghiệp.

2.2.3 Cho soda Na2CO3 tác dụng với vôi tôi

Đây là phương pháp cũ, từng được sử dụng để điều chế NaOH trước khi phương pháp điện phân trở nên phổ biến.

• Nguyên liệu để sản xuất NaOH: Natri Cacbonat (Na2CO3 – Soda) và canxi hidroxit (Ca(OH)2 – Vôi tôi).
• Hiện tượng: Hai chất này phản ứng với nhau trong dung dịch, tạo ra NaOH tan và Canxi Cacbonat (CaCO3) kết tủa trắng.
• Phương trình hoá học: 

Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2NaOH

• Ưu điểm: Sử dụng các nguyên liệu tương đối rẻ và dễ kiếm.
• Nhược điểm: NaOH thu được cần được lọc tách khỏi kết tủa CaCO3, dung dịch NaOH thường loãng và có thể chứa tạp chất (do Ca(OH)2 tan ít). Đây là phương pháp cũ, ít được dùng trong công nghiệp hiện đại.

2.2.4 Cho Natri Hiđrua (NaH) tác dụng với nước

Phương pháp này điều chế NaOH từ một hợp chất hidrua kim loại, thường dùng để minh hoạ tính chất hoá học của NaH.

• Nguyên liệu để sản xuất NaOH: Natri Hiđrua (NaH) và nước (H2O).
• Hiện tượng: Natri Hiđrua là một chất khử mạnh, phản ứng mãnh liệt với nước tạo ra NaOH và khí Hydro (H2). Phản ứng toả nhiệt.
• Phương trình phản ứng: 

NaH + H2O → NaOH + H2

• Ưu điểm: Đơn giản để minh họa phản ứng.
• Nhược điểm: Natri Hiđrua (NaH) là hoá chất rất đắt tiền, cực kỳ dễ cháy nổ khi tiếp xúc với nước và không phù hợp cho sản xuất quy mô lớn.

Xem thêm: Hóa chất NaOH là gì? Có độc không và ứng dụng như thế nào?

3. Một số ứng dụng quan trọng của xút NaOH trong công nghiệp

Xút NaOH là một hoá chất đa năng với vai trò không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp. Dưới đây là những ứng dụng quan trọng của xút NaOH trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Ngoài ra, còn có một số phương pháp điều chế NaOH liên quan đến ứng dụng đó.

3.1 Xút công nghiệp dùng để xử lý nước thải

Xút NaOH có vai trò quan trọng trong quy trình xử lý nước thải. Ứng dụng của NaOH ở đây chủ yêu là để điều chỉnh độ pH về mức trung tính và an toàn khi thải ra môi trường. Ngoài ra, NaOH còn được dùng để kết tủa các ion kim loại nặng, giúp loại bỏ chúng ra khỏi nước thải. Nó còn hỗ trợ quá trình làm mềm nước bằng cách loại bỏ các ion gây cứng nước như Canxi và Magie.

3.2 Điều chế NaOH dùng trong dệt nhuộm

Trong ngành dệt nhuộm, NaOH có nhiều ứng dụng quan trọng giúp cải thiện chất lượng sợi và quá trình nhuộm. Xút được dùng làm sạch sơ bộ sợi vải, loại bỏ các tạp chất tự nhiên như sáp và dầu mỡ. Đặc biệt, NaOH là thành phần chính trong quá trình mercer hoá sợi cotton. Nó giúp tăng độ bền, độ bóng và khả năng hấp thụ thuốc nhuộm của vải. Ngoài ra, NaOH còn tham gia vào quá trình tẩy trắng vải và sản xuất một số loại sợi hoá học như viscose.

3.3 Sản xuất Natri Hydroxit dùng trong sản xuất giấy

NaOH là một nguyên liệu chính trong quy trình sản xuất giấy và bột giấy. Nó giúp phân huỷ lignin để tách sợi cellulose từ gỗ. Sau đó, xút cũng được sử dụng trong các công đoạn tẩy trắng bột giấy để loại bỏ màu và tạp chất. Với giấy tái chế, NaOH giúp loại bỏ mực in cũ và làm sạch sợi giấy, tái sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu.

3.4 Xút NaOH sản xuất chất tẩy rửa

Với tính kiềm mạnh và khả năng hòa tan hiệu quả chất béo, dầu mỡ, xút NaOH là thành phần quan trọng trong sản xuất chất tẩy rửa. NaOH tham gia vào quá trình xà phòng hoá, chuyển hoá các chất béo thành xà phòng và chất tẩy rửa. Nó có mặt trong các sản phẩm như nước rửa chén, chất tẩy rửa công nghiệp và nước thông cống. Xút giúp phân huỷ dầu mỡ, làm sạch hiệu quả các bề mặt.

Xem thêm: 99+ ứng dụng của NaOH trong công nghiệp và đời sống

4. NaOH công nghiệp giá bao nhiêu? Mua ở đâu chất lượng?

Sau khi đã tìm hiểu rõ về một vài cách điều chế NaOH, bạn thắc mắc giá NaOH là bao nhiêu? Giá của xút NaOH trên thị trường có thể biến động và phụ thuộc theo nhiều yếu tố:

• Nguồn gốc, xuất xứ
• Số lượng mua
• Nhà cung cấp
• Chất lượng/ độ tinh khiết
• Thời điểm thị trường

Dưới đây là bảng giá NaOH, bạn có thể tham khảo và lựa chọn sao cho phù hợp với doanh nghiệp: 

Nếu bạn đang loay hoay không biết nên mua xút NaOH ở đâu, thì LifeVista chính là địa điểm đáng tin cậy dành cho bạn. LifeVista chuyên cung cấp NaOH tinh khiết 99% và có nguồn gốc rõ ràng. Để biết chi tiết hơn về sản phẩm, hãy liên hệ ngay với LifeVista. LifeVista luôn sẵn lòng cung cấp thông tin và hỗ trợ bạn tìm được sản phẩm phù hợp với mức giá tốt nhất.

Xem thêm: Xút vảy Ấn Độ NaOH 99% tăng pH, khử trùng| Bao 25kg

Xem thêm: Xút vảy Trung Quốc NaOH 99% (Caustic Soda Flake) | Bao 25Kg

5. Một số câu hỏi thường gặp về điều chế NaOH

Sau đây, LifeVista sẽ giải đáp một vài thắc mắc về điều chế NaOH ngay bên dưới.

5.1 Tại sao khi điều chế NaOH bằng điện phân dung dịch phải có màng ngăn?

Màng ngăn giúp tách ion Na+ và OH- khỏi ion Cl- và khí clo sinh ra trong quá trình điện phân dung dịch NaCl. Nếu không có màng ngăn, NaOH sẽ phản ứng với Cl2, tạo ra các sản phẩm phụ như NaClO. Điều này gây giảm hiệu suất và mất an toàn.

5.2 Tôi có thể điều chế NaOH tại nhà được không?

Không nên điều chế NaOH tại nhà vì đây là hoá chất ăn mòn mạnh, dễ gây nguy hiểm nếu không có thiết bị bảo hộ. Các phản ứng điều chế như dùng Na, Na2O hoặc NaH với nước đều phản ứng mãnh liệt và sinh nhiệt, có thể cháy nổ.

5.3 Phương pháp xút – clo là gì?

Đây là quy trình sản xuất đồng thời NaOH, Cl2 và H2 bằng điện phân dung dịch muối ăn (NaCl). Nó cũng là phương pháp phổ biến trong công nghiệp hoá chất, sử dụng màng ngăn để thu riêng NaOH và khí Clo. Sản phẩm thu được gồm NaOh ở cực âm, Cl2 ở cực dương và h2 thoát ra từ dung môi nước.

6. Kết luận

Vậy là LifeVista đã chia sẻ đến bạn về những phương pháp điều chế NaOH phổ biến hiện nay. Hy vọng bạn có thể hiểu hơn về hoá chất này với đa dạng ứng dụng trong đời sống và công nghiệp. Nếu bạn đang tìm mua NaOH chất lượng cao – Liên hệ ngay với LifeVista.