水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）について

Question

仕事で水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）、４８％の水溶液を１．５～２％に希薄し
スプレー式の剥離機で使用しています。気温の低い冬場に多いのですが
剥離液をためている槽や配管などが凍ってしまうことが多くあります。
普段は４０℃程に液温で使用しています。
使用していない夜間や、休業日などに凍ってしまい配管を詰まらせています。
凍っているのか、結晶化しているのかよくわかりませんが
この様な症例は、ごく普通の事なのでしょうか？
また通常は、金属のマスキングレジストの剥離に使用していますが
アルマイト処理された表面を剥離したり
アルミニウムを処理する工程もたまにあり、アルミニウムを少し腐食させています。
この作業の後日、凍ってしまう事例が多く発生している様に思えるのですが
この事などが関係しているのでしょうか？

どなたかお解りになる方がいらっしゃいましたら、ご回答の方
宜しくお願い致します。

hayasitti · Accepted Answer

No3です

＞液タンク容量は８０リットルで、素材は塩ビ板で作られています。
＞完全に密閉出来る構造にはなっていません。一部（蓋つき）の開口部が１０×２５センチほどあります。
私が想定していたよりもかなり大きいですね。（私はせいぜい数リットルくらいのイメージでした。）

＞スプレー液の設置条件は、２階建て工場の１階で確かに冬場は冷え込みますが、０℃以下にはほとんどならないと思います。
下がるだろうということで十分です。
結局、気温の低い冬場に多いということは、温度依存がある可能性がある、ということですから。
で、温度依存で沈殿ができる現象となると、単純なのが溶解度なわけでして。

ちなみに、依然凍った（詰まった）ときは、どうやって問題を解決したのでしょう？
凍ったか、詰まったかで対処は違うと思うのですが？
（凍ったなら温めればいい。詰まったら詰まったものをかきだすか、溶かさなければなりません。）
（ただ、温めれば溶解度が高まるので、沈殿が再溶解して、結果的につまりが解消することはあり得ます。）

＞ご回答いただいた内容で、「特に配管が細くなる部分」というところが、私どもの状況にぴったりと
＞当てはまるので、ご面倒とは思いましたが補足させていただきました。
こう予測をしたのは、一般的に沈殿が詰まりやすいところが「径の細いところ」だからです。
あと、配管が細くなると冷却効率が良くなるので、配管内部にある液が冷えやすくなります。
（接している気温以下になることはないですが、その温度に到達するまでの時間は早くなります。）
そうなると、タンクは気温まで下がりきらないので問題ないが、配管の途中は冷え切ってしまって溶解度を越えて沈殿が発生する、なんてことも起こりえます。
また、縦方向に長い配管なんかは、液の流れが止まると液中の沈殿が下方向に沈降して溜まるので詰まる要因になりえるでしょう。

個人的には、あとは、やはりスプレー液を循環（リサイクル）しているかどうか、が気になるところ。
循環していないのならば、単純に投入しているアルカリ液に原因があるかと。（不純物がないか、放置時間はどれくらいか、など）
循環しているならば、剥離工程で溶けたものの影響を考えなければならないでしょう。
（No3で書いたアルミ沈殿とか。）

とりあえず、思いついたことを書いてみました。
今までに与えられた条件からは、これ以上の原因の推測は困難です。
というのも、沈殿発生はたしかに化学現象なんですが、沈殿が詰まることについては装置固有の原因もありえるからです。
あなたのところの装置の配管がどういう形なのか、液はどう流れているのか、液に溶ける可能性があるものは何か、などで条件ががらりと変わりますから。
とりあえず、つまる可能性があるものは、今回の質問の回答でいろいろと挙がっています。
装置を思い浮かべ、「頻繁につまるところ」「頻繁に詰まるとき」を起点にして、液の流れを踏まえて考えてください。
詰まったものを回収できれば、それを分析してみると原因解明の重要な手がかりになりえるでしょう。

hayasitti · Answer

スプレー液の設置条件はどういったものでしょうか。
容量はどれくらいなのでしょう？
容器の素材はなんですか？
空気中にオープンな状態でしょうか。それともきっちりフタできるような容器に入っているのでしょうか？
液の補給間隔はどれくらいなのでしょうか？

水酸化ナトリウムの溶解度は０℃で約３０％なので、希釈後に単純に温度で析出することはないはずです。
ほかの方が書かれている通り、空気中の二酸化炭素を吸収してしまい、炭酸塩になっているのでしょう。

さらにいえば、４０℃の液温であれば、ふたをしていないと動作中に多少なりとも濃縮が進むと思うので、
長時間放置すると想定より濃くなっている可能性もあります。
これは放置時間が長くなると反応が進んで、詰まりが起こりやすくなると考えられます。

＞アルミニウムを処理する工程もたまにあり、アルミニウムを少し腐食させています。
強アルカリはアルミニウムを溶かします。

＞この作業の後日、凍ってしまう事例が多く発生している様に思えるのですが
これを見てふと思ったのですが、剥離用スプレー液はリサイクルする構造なのでしょうか？
（つまり吹き付けた後、集めてまたスプレーする構造なのか？ということです。）
（ドリル加工機械にオイルをリサイクルする構造があったのを思い出して聞きました。）

アルミニウムはアルカリに溶けると、水酸化アルミニウムというゲル状沈殿を生成します。
アルカリが強いと、これはさらにアルミン酸となって可溶性（透明な溶液）になります。
ただ、アルミを溶かし続けることでアルカリは消費されるので、稼働時間が長くなるとアルカリ濃度が下がってしまう可能性があり、そうなるとゲルが溶けずにに沈殿としてスプレー液中に残ってしまうかもしれない。
そうなると詰まりの原因になりそうです。
特にスプレー液が撹拌されていない装置停止して放置すると、沈殿が成長するとともに沈んで配管部分（特に配管が細くなるスプレー口部分）に悪影響を与えそうです。

以上、いかがですか。

ORUKA1951 · Answer

水酸化ナトリウムの溶解によって水の凝固点が上昇する。---高い温度で凍ってしまう。と言う事はありえません。---凝固点降下として学習済みのはず---塩水は凍り難い。
　可能性として考えられるのは、水酸化ナトリウム水溶液が大気中の二酸化炭素を吸収して炭酸ナトリウムとして沈着すること。炭酸ナトリウムは０℃で溶解度は、7 g/100 g。
＞４８％の水溶液を１．５～２％に希薄【希釈】
　2NaOH + H₂CO₃ → Na₂CO₃ + 2H₂O
・・・40g/mol 
　　　80g　　　　　　　106g
48%)　48g/100g
　2%) 0.96g/100g　　　1.27g

溶けなくはない濃度ですが、実際にはもっと濃度が高いのじゃないかと。

＞剥離液をためている槽や配管などが凍ってしまうことが多くあります。
　凍るのではなく、固体が析出する。沈殿が生じるじゃないのか？？？

＞金属のマスキングレジストの剥離に使用していますがアルマイト処理された表面を剥離したり
　「ああすんなり」と覚えたように、Al,Zn,Sn,Pbは両性金属で、アルカリにも溶けます。アルミの処理に水酸化ナトリウムは禁忌です。工事現場でアルミサッシにモルタル(セメント)でも付けたら、サッシはだめになってしまう。
　アルミがアルカリに溶けてしまっている。

レジストのマスキングにアルカリで溶解するものを使用すること自体不思議なのですが・・・アルカリは皮膚に付いたり目に入ると極めて危険です。有機溶剤で溶解するものでマスキングするのが常識じゃないかと。

基本的な中学程度の化学のカバー範囲内です。ちょっと作業手順自体が間違っているような気がします。

yasto · Answer

御質問の内容からは詳細が分からないので、かなり憶測を交えますが、冬の寒さはどの程度、厳しいですか？凍結の問題が起きている場合、特に冷えるところで使用している等の事情がない限り他のところの水でも問題が起きている可能性が高いです。普通の水と比較して水酸化ナトリウム水溶液が凍りやすいという性質はないと思います。逆に凍りにくいということはありえますが。
そうでない場合、空気中の二酸化炭素と反応し炭酸水素ナトリウムが生成し、析出した場合も考えられます。
アルミニウム処理工程との関係は詳細が分からず不明ですが、当該処理工程以降は二酸化炭素と、つまり空気が触れやすいというなら、相関関係はあると思います。

水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）について

No3です

スプレー液の設置条件はどういったものでしょうか。

この回答への補足

水酸化ナトリウムの溶解によって水の凝固点が上昇する。

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