Электролиз растворов хлорида натрия в ваннах с ртутным катодом
и графитовым анодом .Статьи / Получение гидроксида натрия / Электролиз растворов хлорида натрия в ваннах с ртутным катодом
и графитовым анодом .Страница 1
Дает возможность получать более концентрированные продукты, чем в ваннах с диафрагмой.
При пропускании через раствор NaCl постоянного электрического тока на графитовом аноде происходит разряд ионов С1- с последующим выделением газообразного хлора
2С1- - 2е Þ С12
На ртутном катоде выделение водорода происходит с большим перенапряжением. Если на железном катоде потенциал выделения водорода из нейтрального раствора равен 0,415 в, то на ртутном катоде он составляет 1,7 - 1,85 в. Натрий же на ртути выделяется с большим эффектом деполяризации, обусловленным образованием амальгамы натрия NaHgn, растворяющейся в избытке ртути. Благодаря этому потенциал разряда натрия на ртутном катоде оказывается ниже равновесного, а именно 1,2 в, в то время как его равновесный потенциал равен 2,71 в. Таким образом, на ртутном катоде протекают следующие процессы:
Na+ + е Þ Na
Na + nНg = NaHgn
и водород практически почти не выделяется.
Амальгама натрия разлагается в специальном аппарате — разлагателе водой по реакции
NaHgn + Н20 = NaOH + 1/2Н2 + nHg
Электролиз в ванне с ртутным катодом протекает в среднем при напряжении 4,3—4,4 в.
Ванна с ртутным катодом, принципиальная схема которой приведена на рис. 3, состоит из двух частей: электролизера и разлагателя.
Электролизер и разлагатель конструктивно могут быть разделены и сообщаться друг с другом трубопроводом или могут быть расположены в одном общем кожухе.
В любом случае электролизер — длинный ящик прямоугольного сечения, сверху закрытый крышкой, в которой укреплены графитовые аноды. Рис. 3. Схема ванны с ртутным катодом:
1— электролизер; 2 — разлагатель; 3 — насос
К слегка наклонному дну ванны подведена катодная шина и по нему непрерывно движется тонкий слой ртути. Таким образом, днище ванны является катодом. Электролизер питается концентрированным (310—315 г/л) раствором хлорида натрия, который в процессе электролиза обедняется поваренной солью до концентрации 260—270 г/л, выводится из ванны, обесхлоривается под разряжением и при продувке его сжатым воздухом, донасыщается солью, очищается от примесей (в схеме не показано) и передается обратно на электролиз. Образующийся хлор выводится через крышку ванны.
При движении ртути по дну электролизера в процессе электролиза получается амальгама натрия, которая растворяется в ртути и выводится из электролизера в разлагатель. Разлагатели могут быть различной конструкции — горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные разлагатели представляют собой прямоугольный желоб, закрытый крышкой. В разлагатель поступает вода и из него отводятся образующиеся продукты — водород и щелочь. Дно разлагателя имеет небольшой уклон, благодаря чему ртуть движется по дну, выводится из разлагателя и подъемниками различного типа передается в электролизер.
Ванна с ртутным катодом занимает большие площади, что связано с горизонтальным расположением ртутного катода. Существуют ванны, в которых катодами служат вертикальные амальгамированные диски. Эти ванны компактны, но сложны конструктивно и в эксплуатации.
Сопоставление основных показателей работы ванн двух типов показывает, что вследствие высокого напряжения на ваннах с ртутным катодом расход энергии выше, чем в диафрагменных. Кроме того, эксплуатация ванн с ртутным катодом более сложна, чем диафрагменных, капитальные затраты на их установку выше и условия труда в цехах, оборудованных ртутными ваннами, тяжелее, чем в цехах, где установлены ванны с диафрагмой.
Возможность получения в ртутных ваннах концентрированных щелоков, свободных от поваренной соли, является существенным достоинством ртутных ванн. Исходя из этого во всех случаях, когда требуется чистая щелочь (например, для производства вискозного волокна), предпочтение должно быть отдано ваннам с ртутным катодом. В связи с ростом потребности в чистом каустике электролиз в ваннах с ртутным катодом приобрел большое распространение.
Смотрите также
Методы синтеза ScF3, HfF4 и SnF2
...
Теория образования оксидов азота при горении
Условия образования оксидов при
горении до сих пор не разработаны в достаточной мере и требуют глубокой
проработки весьма сложной химической кинетики процесса в сочетании с детальным
изучен ...
Исследования в области синтеза и переработки полиэтилентерефталата и нанокомпозитов на его основе
...