Электрохимическое получение хлора и гидроксида натрияМатериалы / Исследование твердых электролитов / Электрохимическое получение хлора и гидроксида натрия
Хлор является важнейшим химическим продуктом, используемым для получения полимерных материалов, пестицидов, тканей. Его получают в настоящее время практически исключительно путем электролиза водного раствора хлорида натрия.
Рис. 3. Схема электрохимического синтеза хлора и гидроксида натрия с применением ТПЭ "Nafion"
Как показано на схеме процесса (рис. 3), на катоде (обычно сделанном из стали) происходит выделение водорода и образование гидроксильных ионов, дающих с находящимися в растворе ионами натрия гидроксид натрия. На аноде хлоридные анионы окисляются до молекулярного хлора. Этот процесс катализируется материалом анода, поверхность которого покрыта смесью оксидов титана и рутения (IV). При отсутствии разделительной диафрагмы гидроксильные ионы могут попадать из катодного пространства в анодное и взаимодействовать с хлором:
Cl2 + 2OH – → ClO – + Cl – + H2O
Кроме того, гипохлорит-ионы могут далее окисляться по реакции
6ClO – + 3H2O → 2ClO3 – + 4Cl – + 6H + + 1,5O2 + 6e –
Оба приведённых побочных процесса приводят к загрязнению щёлочи хлоратом натрия и появлению примеси кислорода в хлоре, резкому уменьшению выхода по току (показатель, характеризующий эффективность электрохимического процесса). Таким образом, присутствие разделительной мембраны, предотвращающей смешивание продуктов анодной и катодной реакций, является необходимым условием эффективного ведения процесса в целом. Мембрана должна соответствовать следующим требованиям:
— хорошо пропускать ионы Na +, но быть непроницаемой для ионов Cl – и OH — быть химически стабильной в высокоагрессивной среде (щелочной раствор хлорида натрия 6 моль/л при температуре 80–95&ddeg;С) в течение длительного времени;— иметь высокую электрическую проводимость; — быть механически прочной.
Эти требования были выполнены в полной мере только после появления мембран "Nafion", установки, на основе которых занимают в настоящее время, лидирующее положение в области хлорно-щелочного электролиза.
Смотрите также
Введение
Комплексные
фториды многих редких металлов интересны как по своей структуре и свойствам,
так и в качестве материалов для развития многих направлений новой техники.
Примерами могут служить фротоцир ...
Классификация, количественные определения минеральных удобрений
Минеральные удобрения
— это соединения, способные при внесении в почву растворяться и диссоциировать
на ионы в почвенном растворе, чрезвычайно необходимые для жизни растений,
поскольку соде ...
Сера (Sulfur) S
Сера известна человеку со времен глубокой древности. Легендарный древнегреческий поэт Гомер, живший между XII и VIII вв. до нашей эры, автор эпических поэм "Иллиада" и "Одиссея&qu ...
