ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрохимическое получение хлора н щелочи из "Практикум по прикладной химии" Для разделения продуктов электролиза используют пористую диафрагму, предотвращающую смешение католита и анолита, хлор-газа и водорода, однако образующиеся в катодном пространстве ионы гидроксила будут мигрировать через диафрагму к аноду, вызывая нежелательные процессы. [c.168] Протекание нежелательных побочных процессов (27.4— 27.11) приводит к уменьшению выхода по току целевых продуктов. [c.169] Поэтому в современных хлорных электролизерах с фильтрующей диафрагмой осуществляется непрерывная подача раствора хлорида в анодное пространство, фильтрация его через диафрагму и вывод из катодного пространства в виде смеси щелочи с хлоридом. Таким образом, поток электролита направлен навстречу миграции ионов ОН-, что затрудняет проникновение щелочи в анолит и протекание побочных процессов. [c.169] Выход по току (ВТ) хлора зависит от концентрации Na l в анолите, плотности тока, температуры и pH анолита, наличия кислородсодержащих ионов (например, ЗОГ). скорости противотока, которая выбирается с учетом плотности тока и должна быть такой, чтобы степень разложения не превышала значение 0,5—0,55. [c.169] Щелочь, получаемая в диафрагменном электролизере, содержит большое количество хлорида натрия. Для производства щелочи с малым содержанием Na l можно использовать метод с ртутным катодом и мембранный метод. [c.169] Достоинством последнего является его экологическая чистота. [c.169] На рис. 27.1 показана схема электролиза Na l с катионообменной мембраной, проницаемой для ионов Na+, но препятствующей переходу С1 -ионов в катодное пространство из анодного. [c.169] В расчете на IF электричества из анолита в католит мигрирует t эквивалентов Na+, где t — число переноса ионов натрия, а из католита в анолит мигрирует (1 — 0 эквивалентов 0Н--ионов, для нейтрализации которых в анолит вводится эквивалентное количество НС1. В католит постоянно подается вода для получения щелочи требуемой концентрации. [c.169] Поскольку ионообменная мембрана подвергается действию такого сильного окислителя, как СЬ, она должна иметь высокую химическую стойкость. Этому требованию отвечают мембраны, в которых матрицей ионита является перфто-рированный полимер с —SO3 и —СОО фрагментами в качестве ионогенных групп. [c.170] В современных хлорных электролизерах широко используют аноды из титана с активным покрытием, состоящим из смеси оксидов рутения и титана — ОРТА. [c.170] Цель работы — изучение изменения выхода по току хлора и щелочи, концентрации хлорида и щелочи, а также состава газов в зависимости от условий электролиза. [c.170] Опыты проводят по одному из двух вариантов. В обоих случаях на основании полученных данных необходимо составить баланс количества электричества, что позволяет выяснить расход его на полезную работу и потери, вызванные протеканием побочных процессов. Кроме того, необходимо рассчитать выход по току хлора и щелочи, степень разложения Na l, а также удельный расход электроэнергии. [c.170] Приходной статьей баланса тока является количество электричества, прошедшее через электролизер. Оно определяется расчетным путем по массе катода кулонометра. [c.170] Расход тока на образование щелочи и хлора вычисляют, используя уравнения образования этих продуктов и зная количество щелочи по результатам анализа. Из уравнений (27.4) и (27.5) видно, что на образование 1 моль О2 или СО2 затрачивается 4f электричества (26,8-4 А-ч). На основании газового анализа рассчитывают расход количества электричества на образование О2 и СО2. [c.170] Лабораторная модель электролизера с фильтрующей диафрагмой (рис. 27.2) состоит из двух частей корпуса электролизера / и анодно-катодного (основного) блока 2, выполненного в виде полого цилиндра из органического стекла с отверстиями для протока электролита. Внутри цилиндра закреплен ОРТА 3 с помощью токоподвода 9. Снаружи блока закреплены диафрагма 4 из асбестовой ткани и перфорированные катоды 5 в виде двух сегментов из нержавеющей стали, подвод тока к которым осуществляется через клеммы 6. В верхней части анодно-катодного блока имеются штуцеры 10 — для отвода хлора W 8 — для подачи рассола в анодное пространство электролизера, а также отверстие 7 — для отвода водорода. [c.171] Корпус электролизера представляет собой цилиндрический сосуд из оргстекла или винипласта со сливным штуцером 11. Электролизер включают по схеме, приведенной в приложении /. Блок 2 в нерабочем состоянии помещают в отдельный сосуд, заполненный раствором Na l. [c.171] Порядок работы следующий. Корпус / электролизера заполняют отмеренным количеством электролита. Под сливной штуцер 11 устанавливают сосуд-сборник католита (мерный цилиндр). Основной блок 2 осторожно переносят из промежуточного сосуда и помещают в корпус 1. Штуцер 10 соединяют с напорной емкостью с раствором Na l. Раствор пропускают через электролизер со скоростью, обеспечивающей сохранение постоянного уровня анолита. Скорость регулируют с помощью крана напорной емкости. Ток включают только после того, как уровень станет постоянным. Значение тока указывает преподаватель, исходя из габаритной анодной плотности тока 0,9— 1,4кА/м2. [c.171] Пробы католита и анодного газа отбирают на анализ через 30—40 мин после включения тока. Опыты проводят в течение 2—3 ч, анализируя католит и анодные газы 2—3 раза. [c.171] Для титрования отбирают в мерный цилиндр 10 см пробы, фиксируя время отбора. Выход по току щелочи рассчитывают из результатов определения содержания Na l и NaOH по методике, приведенной ниже. Выход по току хлора рассчитывают из результатов газового анализа (см. ниже методику). Время отбора пробы анодного газа фиксиру1рт. [c.172] После окончания опыта перекрывают подачу рассола из напорной емкости, выключают ток. [c.173] Вернуться к основной статье