Курсовая работа: Синтез и анализ ХТС в производстве гидроксида натрия и хлора из водного раствора хлорида натрия

Na⁺ + ē® Na

H₃ O⁺

Анод

-0,83

-1,33

-1,07

-0,27

-1,90

-1,60

OH^-

Cl^- - ē = 0,5 Cl₂

Теоретическое напряжение разложения равно:

V_T = E^k + E^a = +1,2-(-1,6) = 2,8 В

Практически, при проведении электролиза с ртутным катодом на токоподводах электролизера поддерживается напряжение, равное 4,5 В.

Вторичные процессы при электролизе водного раствора хлорида натрия с ртутным катодом сводятся к реакци:

- разложение амальгамы натрия водой вне электролизера в разлагателе:

NaHg_n + H₂ O ® - NaOH + 0,5H₂ + nHg_n

- растворение натрия в ртути и образование жидкой амальгамы натрия в катодном пространстве.

Так как в электролизе с ртутным катодом не происходит разряда ионов НзО⁺ , то концентрация ионов гидроксила в катодном пространстве электролизера не увеличивается и вторичные процессы в анодном пространстве отсутствуют.

Суммируя уравнения реакций первичных процессов и вторичных процессов образования и разложения амальгамы натрия, получаем уравнение процесса электролиза, идентичное ранее полученному:

NaCI ® Na + 0,5Cl

Na + nHg ® NaHg_n

NaHg_n + H₂ O ® NaOH + 0,5H₂ + nHg

NaCl + H₂ O ® NaOH + 0,5H₂ + 0,5Cl₂

в разлагателе у анода

Электролизер, используемый в процессе электролиза с ртутным катодом, состоит из собственно электролизера (ванны) и разлагателя. Конструктивно разлагатель может быть объединен в одно целое с электролизером или вынесен отдельно. По дну ванны, имеющему небольшой уклон, непрерывно движется тонкий (толщиной 5 мм) слой ртути, являющийся катодом. Образующаяся в процессе электролиза жидкая амальгама натрия концентрацией не более 3×10^-4 масс. дол., самотеком поступает в разлагатель, куда подается вода. Из разлагателя, выделяющийся водород поступает в общий коллектор, а раствор гидроксида натрия концентрацией 0,5 масс. дол. направляется в сборник щелока. На рис. 3. приведена принципиальная схема электролиза с ртутным катодом.