ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролитическое получение хлора и едкого натра из "Практикум по химической технологии" Цель работы. Знакомство с работой модельной установки для электролитического получения хлора и едкого натра и с методикой исследования этого процесса. [c.17] В условиях, отличающихся от нормальных, разряжение того или иного иона происходит при других значениях потенциала, как правило, более высоких, т. е. с некоторым перенапряжением. Величина перенапряжения зависит от материала н состояния поверхности электрода, температуры и концентрации электролита, плотности тока и др. Используя различные значения перенапряжения, можно направлять процесс электролиза в ту или иную сторону. [c.17] На ртутном катоде наблюдается обратная картина. Водород обладает по отношению к ртути высоким перенапряжением и может практически разряжаться только при значениях потенциала от —1,7 до —1,85 в. Для натрия потенциал разложения в этих условиях будет равен —1,84 в, но так как металлический натрий растворяется в ртути с образованием амальгамы, то практически разрежение будет происходить уже при —0,9 в. [c.18] Процесс выделения кислорода на любом электроде протекает, как правило, с большим перенапряжением (табл. 4). [c.18] Напротив, для хлора перенапряжение на платине незначительно, но из экономических соображений в промышленных масштабах используют в качестве анода графит. [c.19] Как видно из табл. 5, значение действительного потенциала разложения хлора на графите близко к соответствующей величине для кислорода, и могут создаться условия, при которых одновременно будут разряжаться как хлор, так и кислород. Чтобы избежать этого, используют зависимость величины перенапряжения от плотности тока. При определенных значениях разница в перенапряжении может достигнуть значений, позволяющих проводить процесс получения хлора без одновременного выделения заметных количеств кислорода на электроде. Оптимальная плотность тока составляет 500—700 а1м . [c.19] Промышленный электролиз водных растворов хлористого натрия осуществляют в ваннах с твердым (железо) или с жидким (ртуть) катодом. В обоих случаях анодом служит графит. [c.19] Растворимость хлора зависит от температуры и концентрации иона хлора в растворе. Графически эта зависимость изображена на рис. 5. [c.19] Таким образом, в процессе электролиза у анода будет кислая среда, значение pH которой определяется концентрацией исходного раствора МаС1 и температурой электролита. [c.19] Одновременно с этим в растворе накапливаются хлораты. [c.20] Для количественной оценки процесса электролиза служат такие характеристики, как выход по току, выход по энергии и коэффициент разложения соли. [c.20] Для многих веществ эта постоянная определена и данные помещены в соответствующих таблицах. Для ЫаОН эта величина составляет 1,492 г а ч. [c.21] Как видно из выражения, выход по энергии зависит от действительного напряжения на ванне. Чем оно меньше при одном и том же выходе ло току, тем меньше расход электроэнергии на единицу получаемой продукции. При выходе по току 100% и напряжении 3 в при существующих конструкциях ванн выход по энергии составит всего 72,3%. Практически выходы по энергии составляют приблизительно 65—60%. Следовательно, около 40% энергии тратится непроизводительно. Исходя из этого, в современных ваннах стараются уменьшить омическое сопротивление, сближая катод и анод, повышая температуру электролита, устраняя утечку тока с растворами (капельные питатели и вывод католита также по каплям). [c.22] Формула дает удовлетворительные результаты при температуре электролиза 50—80°, выходе по току 90% и концентрации исходного рассола 5—5,4 г-же л. Определять указанные величины необходимо при установившемся режиме, т. е. когда в единицу времени выделяется постоянное количество щелочи. [c.22] Скорость фильтрования щелока зависит только от плотности диафрагмы, а количество образующегося NaOH — от соотношения скорости фильтрования и скорости перемещения ОН-ионов в анодное пространство. В зависимости от этого может быть три случая скорость фильтрования больше, равна или меньше скорости переноса щелочи. [c.22] Как уже отмечалось, концентрация водородных ионов у анода в продолжение всего процесса электролиза постоянна, а концентрация щелочи возрастает. Если предположить, что электролит неподвижен и изменение концентрации от катода к аноду, и наоборот, происходит по линейному закону (рис. 8), то, обозначив концентрацию ионов Н+ у анода отрезком аЬ, первоначальную концентрацию щелочи на катоде ей, а отрезки, отвечающие увеличивающемуся количеству щелочи соответственно с й, с й и т. д., видно, что по мере накопления щелочи граница взаимодействия Н+ и ОН-, т. е. линия нейтрализации ММ, М М . .. , перемещается к аноду. [c.22] В этом случае линия нейтрализации проходит вблизи поверхности диафрагмы. [c.23] Таким образом, для проведения электролиза с максимальным выходом и минимальными затратами электроэнергии необходимо 1) разделить катодное и анодное пространства диафрагмой, обладающей оптимальной скоростью фильтрования 2) использовать рассол с концентрацией МаС1, близкой к насыщению, и температуру в ванне поддерживать 60—70° 3) создать на аноде достаточно высокую плотность тока 500—700 а/л . [c.23] Установка для электролиза хлористого натрия (рис. 9) состоит из электролитической ванны / движкового реостата 2, дающего возможность поддерживать определенную величину силы тока амперметра 5 вольтметра 4, измеряющего напряжение, подаваемое на ванну выключателя 5 гидрозатвора 6, которым создают подпор в ванне, и 7-образного манометра 7, соединенного трехходовым краном 8 с трубкой, по которой хлор удаляют из анодного пространства. [c.23] На рис. 10 показана электролитическая ванна непрерывного действия с горизонтальной фильтрующей диафрагмой, которой может служить асбест, стеклянная пористая пластинка или перхлор-виниловая ткань . [c.23] Вернуться к основной статье