Elektrolízis nátrium-klorid oldat
Elektrolízis NaCl oldat - a legegyszerűbb és leggazdaságosabb módszer egyidejű előállítására három fő kémiai termékek - klór, hidrogén és nátrium-hidroxid felhasználásával-em olcsó és természetes anyagokból álló. A elektrolitikus előállítása klór, hidrogén és alkáli - a nagy kapacitású elektrokémiai termelés. A teljes reakció az elektrolizáló lehet alábbi egyenlet fejezi ki
A klórt használnak nagy léptékű, mint a kiindulási anyag előállítására a klórozott oldószerek, műanyagok, szintetikus gumi, rostok, vegyi anyagok. A kohászati klór-oldott alkalmazni klórozására pörkölés ércek, textil- és cellulóz- és papíriparban a tisztításhoz és fehérítő.
A kiindulási anyagot a elektrolitikus előállítása klór, nátrium-hidroxid és hidrogén tisztítjuk a szennyeződések alatti koncentrált oldat (sóoldat) 305- 310 g / dm 3 NaCl. A nyersanyagot a sóoldat lehet Meline Ka-só, Salt Lake, természetes földalatti oldatok NaCl.
Elektrolízis NaCl oldat végezzük két módszer, idő-személyes elektrokémiai folyamatok az elektródok és a hardver tervezése: 1) egy szilárd eiektroiizáióceiia és szűrés membrán és 2) elektrolízis nélkül membrán a folyadék-Kim higanykatódos. Gáznemű termékek - klór és a hidrogén bármelyik módszerrel kitűnnek nagy tisztaságú. Az elektrolízis során folyékony higannyal katóddal és egy harmadik termék - nátrium-hidro-ksida van egy magas koncentrációjú NaOH-oldattal és egy chi-idézésben tiszta. Mivel a tisztaságát a kapott termékek, a pro-sztóma és kompakt hardver tervezése, valamint a nem-komplexitás, egylépéses kémiai-technológiai rendszer elektrolízis után a NaCl-oldatot a mai világban az egyetlen módszer a termelés klór és alapvető módszere a nátriumhidroxid előállítására.
Elektrolízis NaCl oldatot egy szilárd katóddal és egy szűrési membrán. Hozam NaCl-oldat elektrolízise termékek függ szelektivitását szita-elektrokémiai reakciók során az elektródok és a kémiai reakciók a nagy részét az elektrolit. Amikor halad közvetlen elektromos áram segítségével elektrolit ionokat tartalmazó Na +. Cl -. H + és OH -. szekvenciát mentesítés ilyen ionok az elektródák által meghatározott értékek az eredeti-malom-standardpotenciál. A katódon hidrogén-fejlődés lép fel kizárólag poten-tial nátrium kisülő van a nagy értékű-chenie.
Az anyag a katód acél, amelynél a hidrogén szabadul viszonylag alacsony túlfeszültség (0,3 V). Az újra-ügyi elektrolízis körülmények között (tömény NaCl-oldattal mossuk, nátrium hidroxidot tartalmazó, hőmérséklet 90 ° C) Tényleges hidrogénatom fejlődés potenciálja körülbelül -0,845 V. csökkentési potenciálja, hogy 0,3-0,4 lehet elérni a használata a porózus grafit katódok az megkeményedik és hidrofobizálására-teles impregnált politetrafluor és aktivált réz vagy ezüst-sók.
Anyag anódok korábban szolgált grafit. Most alkalmazni ruténium-oxid anódok (összetétele titán-oxid és a ruténium-hordozós titán-bázis). Ruténium-oxid anódok sokkal tartósabb, mint a grafit, és nem reagálnak kisloro házon következtében képződött mellékreakció az anód. Stan-dard klórt több elektropozi potenciállal rendelkezik, mint az OH ~ -ionok, de a szén és a ruténium-oxid anódok OH-ionok töltése alkalommal egy nagy túlfeszültség; Ezért a fő anód-edik folyamat - az evolúció klórt. Klórfejlesztésre az anód hozzájárul koncentrációjának növelésével NaCl a kiindulási elektrolit és a hőmérséklet növelésével, mivel ilyen körülmények között a egyensúlyi potenciálja C1 csökkentett kisülés -. és faktor-matic elektród potenciál csökkenése miatt levezetők-zheniya kisülési kloridion.
Ipari környezetben a elektrolízis oldat NaCl-összhangban a fő elektrokémiai reakciók poboch-nye- az anódon és a elektrolit-térfogat.
Abban az anód, oxigén keletkezik, amely reagáltatunk szén-grafit anód képződött szén-dioxidot.
A kötet a elektrolit az anód térben hidrolízisével klórt kémiai reakciók alkotnak melléktermékek hipoklorit, klorát és nátrium-klorid.
A elektródák közötti térben, amelyek belépnek diffúzióval ionok OH -. reagálni
HOCI + NaOH ® NaOCl + H2 O
Abban az anód, oxidáció történik elektrokémiai ion OC1 - a kialakulását a klorát:
Mellékhatások csökkenteni kaszkadőr jelenlegi fő termékek és növekedés kellékek ET-együtthatóit villamos. Via feltétele elektrolízis cella célzó minimális mellékhatás, és a maximális kimeneti áram a kívánt termékeket. Erre a célra elektro-Lys elektrolízist hajtjuk végre folytonos ver-szűrővel diafragmák lokálisan ellenáramú mozgás-TION elektrolit és az OH-ionok. Reakcióvázlat elektrolitikus cellában ábrán látható. 4.
Ház fürdők, többnyire négyszögletes, oszlik katód és az anód térben porózus diafrag én azbeszt módosított polimer anyagok. Rekesz tapad egy perforált (multi-lyuk), vagy a háló acél katód. A modern elektrolizáló katódokat elágazó fésű alakú terv felülete fejlődését. Az anód tér-helyen feleségeivel ruténium-oxid anód. A tisztított sóoldattal tápláljuk be az anód-dimenziós tér, és egy szűrőn keresztül a membrán és a katód a katód szegmensbe miatt hidrosztatikus nyomás. A katódos térben folyamatosan távolítjuk hidrogénatom és nátrium-hidroxid-oldatot, és az anódos teret - klór. A képződött klór-gázt tartalmaz 95-96% C12. Klórgáz lehűtjük 20 ° C-on (a kondenzált víz), és tovább szárítottuk mosással tömény kénsavat. Nyomáson történő szállítására cseppfolyósított klórt 1-1,2 MPa (vagy -5-25 ° C-on nyomás alatt 0,3-0,6 MPa) és szállítani palackok vagy tartályok. Katód termék - a nátrium-hidroxid-oldatot tartalmaz, 120-140 g / dm 3 NaOH és 170-180 g / dm 3 nem razlozhivshe-Gosia NaCl. Az oldatot bepároljuk, és a szilárd ötvözet NaCl belép fúj-fázisú, mivel oldhatósági drasztikusan csökken a megnövekedett koncentrációjú NaOH-niem.
B utóbbi években az elektrolízis nátrium-klorid oldattal kezdett megváltozni, amikor filtrpressnye elektrolit nagy teljesítményű kétpólusú elektródákat.
Elektrolízis nátrium-klorid-oldat higanykatódos. A higanykatódos, hidrogén szabadul fel, egy nagy túlfeszültség; potenciális H + ion kisülési higany katód a 1,7-1,85 V. Nátrium allokált higanykatódos-hatékonysága nagy mennyiségű a depolarizáció, azaz, a kisülési kapacitása az ion Na + higany sokkal alacsonyabb, mint a standard, és egyenlő 1,23 V .. . a jelenség a depolarizáció képezi egy higanykatódos úgy, hogy a kisülési nátrium ionok érkező pro-forma kémiai vegyületek - nátrium-amalgám, amely folyamatosan kivezetjük a felületén az anód, oldott fölös mennyiségű higanyt. Egy perforált grafit (vagy oxid-py tenievom) kiosztott klór elektród.
nátrium-amalgámot tartalmazó 0,1-0,3% Na, kibocsátásra az elektron-trolizera fűtött és vízzel elbontjuk a másik reaktorban-bontó.
Reakcióvázlat elektrolitikus higanykatódos ábrán látható. 5.
Mély tisztított, koncentrált NaCl-oldatot tápláltunk a ferde hosszúkás elektrolitikus cella, amely után az alsó a gravitáció által, ellenáramú sóié, higany mozog, szolgáló katód. Higanyt vízszintes ruténium-oxid (vagy transz-forirovanny grafit) anód, elmerül a sóoldattal mossuk. A klórt táplálunk a szárítás és a obeskhlorenny sóoldattal eltávolítása után a higany telítettség kősó és reagens tisztítás szennyeződések visszatér be az elektrolitikus cellába. Nátrium-amalgám elektron-trolizera beáramlik egy ferde reaktorba-bontó, ahol counter-motion-zhetsya desztillált vízzel, eljutnak a Mennyiség, egy 45% -os vizes nátrium-hidroxid-oldattal. Alján a bontóban van fésű grafit képező lemez amalgám rövidrezárva elektrokémiai cella NaHgn [NaOH] C. A nátrium-hidroxid oldatot a szeparátorok elválasztjuk a hidrogén és a továbbító-telyam szükség. Mercury eredő dekomponista, higany szivattyú ne-rekachivayut elektrolizálóberendezést.
Eljárás elektrolízissel higanykatódos igényel speciálisan kapnak közeli sósav tisztítás kiindulási keringő a sóoldat, mivel a szennyező magnézium, vas, kalcium és más fémek alacsonyabb feszültség-levezetők hidrogénatom egy higanykatódos, ami ahhoz vezethet, hogy a folyamat Rushen katód és a robbanások. Ahhoz, hogy elnyomja az idő-sorozat H + ionok használják nagy áramsűrűség.
Higanykatód elektrolízis ad vegytiszta oldatok nátrium-hidroxid. De a higany használata káros a zdo-rovya emberek. Ahhoz, hogy kémiailag tiszta oldatokat NaOH kezdte alkalmazni elektrolízis NaCl oldatot egy ioncserélő (kationcserélő) membránt, amely elválasztja a katód és az anód pro-tér. Ez a módszer sokkal nehezebb hardveres díszített NIJ és berendezés működtetéséhez, de sokkal biztonságosabb, mint a higany. Membrános elektrolízis eljárás, valamint a membrán, lehet tekinteni hulladékszegény folyamatot.