Электросинтез гипохлорита натрия

Перспективы развития хлорной промышленности

До начала 70-х годов около 60% хлора и каустической соды производили электролизом с ртутным катодом, 40% - электролизом с твердым катодом и фильтрующей мембраной. По первому методу получают чистую каустическую соду, не содержащую хлоридов. Однако в связи с тем, что ртуть неизбежно попадает в окружающую среду, в ряде стран электролиз с ртутным катодом интенсивно сокращается. Перспективен метод электролиза с ионообменной мембраной, позволяющий получать щелочь, не отличающуюся по качеству от продукта, образующегося при разложении электролитической амальгамы натрия.

Особенностью современного этапа развития хлорной промышленности является широкое применение металлических анодов. Современные электролизеры оснащены ОРТА. В связи с заменой графитовых анодов на последние усиливается тенденция к повышению электродных плотностей тока до 2 – 3 кА/м² в диафрагменных электролизерах и до 10 – 14 кА/м² (1 – 1,4 А/см²) – в электролитах с ртутным катодом. Освоены в промышленности фильтр-прессные биполярные электролизеры большой мощности.

Гипохлорит натрия (NaOCl) является достаточно сильным окислителем и находит применение при очистке от примесей сточных вод, а также как эффективное антисептическое средство. Гипохлорит натрия получают электролизом водного раствора хлорида натрия без диафрагмы. Суммарная реакция образования гипохлорита натрия в электролизере может быть записана следующим образом:

NaCl + H ₂ O → NaOCl + H ₂­ (8.и)

Побочными электрохимическими реакциями являются:

(8.к)

на аноде 48 OCl ^- + 24 H ₂ O → 16 ClO ₃^- + 32 Cl ^- + 3 O ₂­ + 48 H ⁺ + 48 на катоде OCl ^- + H ₂O + 2→ Cl ^- + 2 OH ^-

Условия электролиза. В производстве гипохлорита натрия используют различные материалы для изготовления анодов – графит, магнетит, титан с осажденной на поверхность платиной, ОРТА. Наибольший интерес в настоящее время представляют ОРТА.

Выход гипохлорита по току зависит от потенциала ОРТА. Максимальный выход по току (98,0%) достигается при потенциале анода 1,6 В (отн. нас. каломельного электрода).

Плотность тока зависит от материала анода. При использовании графитовых анодов электролиз можно провести при плотностях тока до 1,4 кА/м². На платино-титановых анодах выход гипохлорита натрия по току практически не изменяется до достижения плотности тока 4 кА/м² (0,4 А/см²). Оптимальной плотностью тока при электролизе с ОРТА является 1,5 – 2 кА/м² (0,15 – 0,2 А/см²). При повышении анодных плотностей тока выход по току гипохлорита натрия несколько сни­жа­ется, а хлората натрия - возрастает.

Для практического использования пригодны разбавленные растворы гипохлорита, применять концентрированные исходные растворы хлорида натрия экономически нецелесообразно. Обычно элеткролизу подвергают растворы, содержащие 50 – 100 г/л NaCl, а в некоторых случаях – морскую воду.

Оптимальное значение рН раствора хлорида близко к 7. Подкисление исходного раствора приводит к повышению концентрации свободной хлорноватистой кислоты и к возрастанию скорости побочной химической реакции образования хлората:

OCl^- + 2 HOC l → ClO ₃^- + 2 HCl (8.л)

При повышении рН раствора зона образования гипохлорита натрия сдвигается в сторону анода, что благоприятствует попаданию ионов OСl ^- на анод и их окислению до хлората. Кроме того, с увеличением рН облегчается побочная электрохимическая реакция выделения кислорода.

Для электросинтеза гипохлорита натрия получили распространение электролизеры сравнительно небольшой мощности.

Дата добавления: 2014-01-13