Electroliza unei soluții de sare de masă

ELECTROLIZA SOLUTIEI DE SALT DE SALT

Electroliza soluțiilor de clorură de sodiu se realizează pe o scară foarte largă pentru producerea de clor și hidroxid de sodiu. Este de asemenea utilizat pentru producerea de hipoclorit și clorați.

Potențialul de precipitare a sodiului din soluția apoasă este de -2,71 V, astfel încât întotdeauna pe catodul solid este hidrogen; în același timp, se formează un mol de ioni de hidroxil pe un Faraday de electricitate:

Dacă catod este mercur, ionii de sodiu în timpul suprafața stratului de descărcare de sodiu metalic nu este format, și, prin urmare, valoarea de mai sus de depunere potențial egal cu - 2,71 V, nu se realizează în acest proces. Sodiul formează un amalgam și difuzează

de la suprafața din interiorul electrodului cu mercur și, prin urmare, activitatea sodiului pe suprafața catodului este extrem de mică. Această circumstanță, împreună cu o supratensiune foarte mare a hidrogenului (vezi) la catodul de mercur, în special la densitățile de curent suficient de mari, asigură că reacția predominantă este descărcarea ionilor de sodiu.

Reacția primară la anod este descărcarea ionilor de clor cu eliberarea clorului gazos. Și în acest caz, având în vedere relațiile termodinamice, deversarea oxigenului din apă ar trebui să fie mai ușoară decât evacuarea clorului. Dar acest lucru nu este așa, în parte din cauza faptului că evacuarea oxigenului în apropierea stratului anod trebuie format cu aciditate ridicată, rezultând valoarea calculată a E crește cu câteva zecimi de volți și parțial din cauza supratensiunea ridicat de oxigen.

Dacă produsele primare pot fi amestecate, hipocloritul se formează prin reacție

Dacă clorul este consumat complet în această reacție, atunci 2 energii Faraday sunt cheltuite pentru formarea a 1 mol de hipoclorit.

Participarea în continuare a hipocloritului în reacții se poate manifesta în două moduri. Într-o soluție caldă de acid, cloratul este format prin reacție

și pentru formarea a 1 mol de clorat 6 Faraday de energie electrică este cheltuit. La temperaturi scăzute și în soluții alcaline, această reacție se desfășoară foarte lent; reacția ulterioară a hipocloritului are loc la anod:

Aici, formarea a 4 moli de clorat (și 3 moli de oxigen) consumă 36 de faradele de energie electrică. Prin urmare, o astfel de metodă de producere a cloratului nu este foarte eficientă.

Toate cele de mai sus sunt baza următoarelor procese.

Producția de hidroxid de sodiu și clor

a) electrolize cu diafragmă. Folosesc catozi din oțel și anozi de grafit. Hidroxilii pot ajunge la anod datorită difuziei sau electromigrației. Pentru a preveni difuzia, catodii sunt înconjurați de o diafragmă dintr-un azbest tratat special. Transferul electrolitic se datorează în principal ionilor de clor prezenți într-o concentrație ridicată; ionii hidroxil, dar o mare mobilitate și astfel încât acestea nu pot ajunge la anod, utilizare care circulă în contracurent: saramura se alimentează continuu în celula electrolitică prin compartimentele anodice, din care este dat de clor, și curge prin compartimentele catodice; soluția de scurgere este concentrată și clorura de sodiu rămasă cristalizează. Din compartimentele catodice, de asemenea, hidrogenul este eliminat.

În acest mod, hidroxidul de sodiu concentrat pur poate fi produs direct, dar este necesară o tensiune mai mare decât în celula cu diafragmă. Teoretic, o parte din această energie electrică suplimentară poate fi obținută prin reacția spontană a aparatului pentru descompunerea amalgamului, dar în practică acest lucru nu este încă posibil să se realizeze. Amalgamele metalelor alcaline, obținute în celule de mercur, sunt utilizate ca reactivi pentru diferite sinteze organice.

Producerea de hipoclorit

Soluția de clorură de sodiu este electrolizată, iar electrozii de grafit sunt de obicei utilizați. Pentru a minimiza formarea cloratului, mențineți o temperatură scăzută. Electrozii sunt plasați la o mică distanță unul de celălalt, dar astfel este asigurată o amestecare intensă a soluției. Cu toate acestea, hipocloritul care ajunge la catod va fi restabilit. Prin urmare, în fabrici mari, acum este de obicei obținut mai întâi în celule electrolitice cu o diafragmă și apoi hipoclorit prin amestecarea acestor substanțe.

În cazul în care există apă de mare, electroliza este o metodă eficientă de tratare a apei uzate. Canalizarea este amestecată cu apă de mare și este trecută printr-un electrolizor. Apele reziduale sunt purificate prin reacția hipocloritului rezultat cu impurități și precipitarea compușilor rezultate. Procesul de precipitare este promovat de hidroxid de magneziu gelatinat format într-o soluție alcalină.

Producția de clorat

Soluția de clorură de sodiu din electrolizor cu catozi din oțel și anozi de grafit este electrolizată. Temperatura este menținută la aproximativ 313 K (la temperaturi mai ridicate, grafitul este oxidat) și pH-ul este de aproximativ 6. Se obține o soluție concentrată de clorat, care cristalizează la răcire.

Articole similare

Pagina anterioară