The Plasma Electrolysis Phenomenon in a Two-Compartment Reactor for Chlor-Alkali Production

Authors

Nelson Saksono, Department of Chemical Engineering, Universitas Indonesia, Depok 16424, IndonesiaFollow
Fakhrian Abqari, Department of Chemical Engineering, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia
Setijo Bismo, Department of Chemical Engineering, Universitas Indonesia, Depok 16424, Indonesia

Abstract

Chlor-alkali is one of the most important processes in the chemical industry. It produces chlorine and caustic soda, which become the main feedstock of daily products. The aim of this study is to report the phenomenon of plasma electrolysis and how it can be used in chlor-alkali production for more efficient energy consumption. When the plasma is formed, the current fluctuates and gradually declines. Plasma electrolysis begins with the process of electrolysis itself. Due to Joule heating, gas bubbles are formed and a sheath is made on both electrodes, resulting in the plasma field. Plasma electrolysis can be identified by its radical production. The higher the voltage and concentration, the greater the production of radicals. In 10 minutes or less, the number of OH radicals produced can reach 4 ppm at 400 V and 0.1 M. This amount is relatively small and is caused by other reactions consuming OH radicals to form other radicals such as chlorine. The energy consumption of plasma electrolysis in this study can reach 16 kJ/mmol Cl2 at 0.5 M NaCl solution.

Bahasa Abstract

Fenomena Elektrolisis Plasma dalam Reaktor Dua-Ruang pada Produksi Klor-Alkali. Klor-alkali merupakan salah satu proses penting dalam industri kimia. Proses ini menghasilkan gas klor dan soda api yang merupakan bahan baku utama dari banyak produk yang digunakan sehari-hari. Tujuan utama penelitian ini adalah menjelaskan fenomena elektrolisis plasma yang dapat digunakan dalam produksi klor-alkali dengan konsumsi energi yang lebih efisien. Saat pembentukan plasma, arus listrik berfluktuasi dan secara bertahap menurun. Proses elektrolisis plasma dimulai dengan proses elektrolisis terlebih dahulu. Sebagai akibat pemanasan Joule maka terbentuk gelembung gas yang membentuk selubung pada kedua elektroda dan menghasilkan plasma. Karakteristik elektrolisis plasma ditunjukkan dengan terbentuknya produk radikal. Produksi radikal meningkat dengan bertambahnya tegangan dan konsentrasi. Selama 10 menit proses, OH radikal yang dihasilkan mencapai 4 ppm pada 400 V dan 0,1 M. Hasil ini relatif kecil, hal ini disebabkan oleh reaksi lain yang mengkonsumsi radikal OH membentuk radikal lain seperti klorin. Konsumsi energi elektrolisis plasma dalam penelitian ini mencapai 16 kJ/mmol Cl2 pada larutan 0,5 M NaCl.

References

1. R. Santorelli, A. Schervan, A. Delfrate, EnergyProduction from Hydrogen Co-Generated in ChlorAlkali Plants by the Means of Pem Fuel Cells Systems, http://www.cpi.umist.ac.uk/eminent2/Publications/74%20Santorelli.pdf, 2009.
2. T. Mizuno, T. Akimoto, K. Azumi, T. Ohmori, Y. Aoki, A. Takahashi, Jpn. J. Appl. Phys. 44/1A (2005) 396.
3. J.H. Chaffin, S.M. Bobio, H. Inyang, J. Energy Eng.-ASCE 132/3 (2006) 104.
4. X. L. Jin, X.Y. Wang, H.M. Zhang, Q. Xia, D.B. Wei, J.J. Yue, Plasma Chem. Plasma Process. 30 (2010) 429.
5. S.K. Sengupta, O.P. Singh, J. Electroanal. Chem. 369 (1994) 113.
6. S.K. Sengupta, A.K. Srivastava, R. Singh, J. Electrochem. Chem. 427 (1997) 23.
7. K. Moustakas, J. Hazardous Mater. B123 (2005) 120.
8. Z.C. Yan, C. Li, W.H. Lin, Int. J. Hydrog. Energy 34 (2009) 48.
9. C.B. Wei, X.B. Tian, S.Q. Yang, X.B. Wang, R.K.Y. Fu, P.K. Chu, Surf. Coat. Technol. 201 (2006) 5021.
10. J.Z. Gao, A.X. Wang, Y. Fu, J.L. Wu, D.P. Ma, X. Guo, Y. Li, W. Yang, Plasma Sci. Technol. 10/1 (2008) 30.

Recommended Citation

Saksono, Nelson; Abqari, Fakhrian; and Bismo, Setijo (2013) "The Plasma Electrolysis Phenomenon in a Two-Compartment Reactor for Chlor-Alkali Production," Makara Journal of Technology: Vol. 17: Iss. 2, Article 2.
DOI: 10.7454/mst.v17i2.1929
Available at: https://scholarhub.ui.ac.id/mjt/vol17/iss2/2