Producția electrochimică de hipoclorit de sodiu în electrolizi, utilizând electrozi ORTA
Baza teoretică pentru producerea hipocloritului de sodiu prin electroliză
În timpul electroliza soluțiilor apoase de clorură de sodiu în celule electrolitice pentru descărcare de hipoclorit de sodiu are loc la anod ioni CI- pentru a forma clor și la catod prin reducerea format apă ionii de hidroxid și hidrogen. Procesele care apar în acest proces sunt descrise prin următoarele ecuații:
Concomitent cu aceste procese, procesele de descărcare a ionilor de hidroxil sau apă pot avea loc la anod:
Cu agitare viguroasă a electrolitului în zona adiacentă electrozilor, electroliza soluției de clorură de sodiu poate fi efectuată în condiții în care clorul, care este eliberat se va dizolva în electrolit și supus hidrolizei pentru a forma un little- disociat de acid hipocloros și acid clorhidric:
Ionii OH - formați ca rezultat al cursei reacției electrodului reacționează cu acizi, formând ioni de hipoclorit și clorură:
Ecuația totală a procesului electrochimic poate fi reprezentată ca:
Unii cercetători au sugerat că compușii de clor, în special hipocloritul de sodiu, pot fi de asemenea formați prin oxidarea directă a ionilor Cl la anod pentru a forma ioni de ClO.
La producerea hipocloritului de sodiu în procesul de electroliză a soluției de NaCl, procesele laterale exercită o influență semnificativă, în timp ce cantitatea lor crește odată cu creșterea concentrației de NaClO în soluția de electroliți. Cu o creștere a concentrației de hipoclorit și, de asemenea, cu o creștere a pH-ului soluției electrolitice, începe să intensifice procesul de oxidare electrochimică a hipocloritului de sodiu:
În același timp, procesul de formare chimică a cloratului are loc în volumul electrolitului:
Procesele adverse care apar la anod și în volumul de electroliți sunt extrem de nedorite, deoarece, în plus față de reducerea producției curente de hipoclorit de sodiu, ca urmare a fluxului lor, se produce contaminarea soluției rezultate cu clorat de sodiu.
La catod, procedeele de reducere electrochimică a hipocloritului de sodiu și, într-o anumită măsură, a cloratului de sodiu:
Amestecarea electrolitului accelerează livrarea ionilor ClO și ClO3 pe suprafața catodului și reduce randamentul produsului datorită reducerii catodice. Cu toate acestea, în practică, electroliza se realizează cu agitare a electrolitului, deoarece aceasta promovează o interacțiune mai completă a produselor de reacții electrod cu formarea hipocloritului de sodiu și exclude pierderile de clor cu gazele de electroliză.
Pentru eliminarea reacțiilor secundare în timpul electrolizei folosind soluții neutre de concentrații mari de clorură de sodiu la o temperatură cât mai scăzută posibil (de obicei 20 - 25 de ° C), limita concentrația de hipoclorit de sodiu în electrolit și menținut densitate mare de curent. Efectuarea electroliza la concentrații ridicate de clorură de sodiu contribuie la scăderea potențialului degajarea clorului, pierderile curente reduc evoluția oxigenului și creșterea eficienței curentului de hipoclorit de sodiu. Pe lângă creșterea concentrației de clorură de sodiu a electrolitului crește conductivitatea și, astfel, scade tensiunea de celulă. Cu toate acestea, dacă luăm în considerare toți parametrii care afectează economia procesului, se pare că creșterea concentrației de NaCI în electrolit mărește consumul specific de clorură de sodiu, ca rată de conversie redusă de hipoclorit de clorură economic justificată. De obicei, electroliza a fost supus la soluții care conțin 50-100 g / l NaCl și, în unele cazuri, și aproximativ 20 g / l (apă de mare).
Când se organizează procesul de obținere a hipocloritului de sodiu prin electroliza soluției de clorură de sodiu conform schemei periodice, se poate obține numai o concentrație strict definită de NaClO în electrolit. În caz contrar, ratele de formare și pierderea hipocloritului pentru reducerea catodică, conversia în clorat și descompunerea chimică vor deveni egale. Deoarece concentrația de hipoclorit în soluția de electroliți crește în continuare, producția curentă va scădea și la o anumită concentrație de NaClO va deveni zero. În acest caz, produsul final al electrolizei va fi cloratul de sodiu și nu hipocloritul de sodiu.
Procesul de obținere a hipocloritului de sodiu prin electroliza soluțiilor de clor diluat se caracterizează prin condiții dure pentru funcționarea anodelor, ținând seama de faptul că pe ele, pe lângă deversarea ionilor de Cl. există, de asemenea, eliberarea de oxigen. Anozii cei mai potriviți pentru acest proces sunt anozi ORTA sau OIRTA.
În tabel. 1 prezintă rezultatele testului titannovih anozi de platină (PTA) și anozi ruteniu oxid de titan (PO AT) în electroliza soluției de KCl 5% la 25 ° C și valori diferite ale potențialului anod. Aceste date au fost obținute la concentrații scăzute de hipoclorit de sodiu. Atunci când obțineți soluții mai concentrate, puterea curentă scade.
Tabelul 1: Dependența producției curente de hipoclorit de sodiu de potențialul ORTA și PTA
Articole similare
-
Obținerea - hipoclorit - sodiu - o enciclopedie mare de petrol și gaze, articol, pagina 1
-
Metodă de obținere a unei soluții apoase de hipoclorit de sodiu
Trimiteți-le prietenilor: