Kausticering

Kausticering kallas den process då natriumkarbonat omvandlas till natriumhydroxid. Kausticering utföres med hjälp av kalciumoxid (bränd kalk), som normalt erhålles genom ombränning av kalciumkarbonat (såsom kalksten):

CaCO₃ (s)  →  CaO (s) + CO₂ (g)

Kalciumoxiden kan också erhållas genom upphettning av både kalciumhydroxid och kalciumsulfat, som oftast ingår i mindre mängder i kalksten:

Ca(OH)₂ (s)  →  CaO (s) + H₂O (g)

2 CaSO₄ (s)  →  2 CaO (s) + 2 SO₂ (g) + O₂ (g)

Kausticeringen sker i två steg där man i första steget omvandlar kalciumoxid till kalciumhydroxid, vilket brukar kallas kalksläckning:

CaO (s) + H₂O  →  Ca(OH)₂ (s)

Släckningen är en relativt snabb reaktion. Kalciumhydroxiden kan därefter reagera med löst natriumkarbonat genom följande jämvikt (kausticeringsreaktionen):

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ (s)  ⇌  2 NaOH + CaCO₃ (s)

Denna reaktion är betydligt långsammare än släckningsreaktionen. Eftersom kalciumkarbonat har låg löslighet och faller ut förskjuts kausticeringsjämvikten åt höger, vilket gynnar bildningen av natriumhydroxid. Närvaro av hydroxid från annan källa, som t.ex. i sulfatmassabrukens grönlut där hydroxid bildas från sulfidjoner, motverkar å andra sidan kausticeringen.

Som mått på omvandlingen från natriumkarbonat till natriumhydroxid används följande begrepp, varvid c_X betecknar molariteten [mol dm^-3] för substansen X:

${\displaystyle Kausticeringsgrad={\frac {c_{\mathrm {NaOH} }}{(c_{\mathrm {NaOH} }+2\times c_{\mathrm {Na_{2}CO_{3}} })}}}$

Kausticeringsjämvikten motverkas som nämnts av hög alkalihalt och normalt uppnås kausticeringsgrader på 80-85%.

Kaustik soda är en äldre benämning för natriumhydroxid och kaustik har betydelsen frätande, vilket gäller för koncentrerad natriumhydroxid (kaustik soda) till skillnad från natriumkarbonat (soda).

Kausticeringsprocessen utnyttjas i sulfatmassaindustrin då grönlut (huvudsakligen innehållande natriumkarbonat och natriumsulfid) omvandlas till vitlut (innehållande natriumhydroxid och natriumsulfid), där vitluten i sin tur används som reaktionskemikalie för att bryta ned och lösa ut ligninet från veden i kokprocesserna.

Källor

• Hägg, Gunnar: Allmän och oorganisk kemi, 2:a upplagan, Almqvist & Wiksell, Stockholm, 1963.
• Rydholm, Sven A.: Pulping Processes, Interscience Publishers (John Wiley & Sons), New York, 1965.
• Macdonald, Ronald G. (Editor) and Franklin John N. (Technical Editor): Pulp and Paper Manufacture: Volume I - The Pulping of Wood, Second Edition, McGraw-Hill, New York, 1969.
• Casey, James P. (Editor): Pulp and Paper: Volume I - Chemistry and Chemical Technology, Third Edition, Wiley-Interscience, New York, 1980.
• Hough, Gerald: Chemical Recovery in the Alkaline Pulping Processes, Tappi Press, Atlanta, 1985.
• Grace, Thomas M., Leopold, Bengt, and Malcolm, Earl W. (Technical Editors) and Kocurek, Michael J. (Series and Technical Editor): Pulp and Paper Manufacture: Volume 5 - Alkaline Pulping, Third Edition, TAPPI and CPPA, Atlanta and Montreal, 1989.
• Smook, Gary: Handbook for Pulp and Paper Technologists, Angus Wilde Publications, Vancouver, 1992.
• Bierman, Christopher J.: Handbook of Pulping and Papermaking, Second Edition, Academic Press, San Diego, 1996.
• Tikka, Panu (Editor): Chemical Pulping Part 2, Recovery of Chemicals and Energy, ingående som Del 6 i Papermaking Science and Technology Book Series, Second Edition, Paper Engineers' Association/Paperi ja Puu, Helsinki, 2008.
• Ek, Monica, Gellerstedt, Göran, and Henriksson, Gunnar (Editors): Pulp and Paper Chemistry and Technology: Volume 2 - Pulping Chemistry and Technology, Walter de Gruyter, Berlin, 2009.