Tehnologia substanțelor anorganice

Fabricarea NaOH şi a Cl2 prin procedee electrochimice

Procedeele electrochimice de fabricare a NaOH şi a Cl2 se bazează pe reacţia anodică de oxidare a ionului Cl– din:

soluţiile apoase concentrate de NaCl cu formare de Cl2, NaOH şi H2

din soluţiile apoase de HCl cu formare de Cl2 şi H2.

In soluţiile apoase de NaCl sau HCl există ioni de Cl–, OH–, Na+, H+.

Reacţiile electrochimice care pot avea loc la anod şi catod sunt:

Fabricarea NaOH şi a Cl2 prin procedee electrochimice

La CATOD:

Descărcarea ionilor H+ pe un catod se realizează la potenţialul de:

0 V în mediu acid;

0.41 V în mediu neutru;

0.82 V în mediu puternic alcalin.

Ionii de Na+ se descarcă, în raport cu electrodul de hidrogen, la un potenţial de –2.71 V. Deci la catod se va forma H2 gazos.

Descărcarea ionilor de Na+ se poate realiza numai pe electrozi pe care tensiunea de descărcare a H+ este foarte mare (ex.: pe catodul de Hg tensiunea de descărcare a H+ este –2 V).

Totodată, pe catodul de Hg, Na se amalgamează cu Hg având o acţiune depolarizantă (pe catodul de Hg cu 0.2% Na, Na se descarcă rapid la –1.83 V).

La creşterea densităţii de curent, supratensiunea H+ creşte şi mai mult şi practic Na+ se descarcă fără supratensiune.

La ANOD:

Pe anozii de grafit, datorită supratensiunii mari de descărcare a OH–, se descarcă Cl–.

Fabricarea NaOH şi a Cl2 prin procedee electrochimice

Electroliza soluţiilor de NaCl:

1.Procedeul cu catod solid (procedeul cu diafragmă):

2NaHgx + 2H2O  2NaOH + H2 + 2xHg

Electroliza soluţiilor de HCl:

Procedeul cu catod solid  (procedeul cu diafragmă)

Reacţiile electrochimice şi chimice care au loc sunt:

Reacţie globală: 2NaCl + 2H2O  Cl2+ H2 + 2NaOH

Reacţii secundare la ANOD:

Potenţialul de electrod la echilibru al reacţiilor de descărcare a ionilor este:

Deci ionii OH– se vor descărca la anod.

Descărcarea Cl– devine posibilă numai atunci când se creează condiţii ca supratensiunea de descărcare a ionilor OH– să fie mai mare decât cea a aionilor de Cl–. Aceasta se realizează prin creşterea densităţii de curent (vezi figura).

Potenţialul de descărcare al clorului şi al oxigenului pe anozi de grafit.

1-curba pentru clor;

2-curba pentru oxigen.

Potenţialul de descărcare al ionilor Cl- şi ClO- din soluţii de hipoclorit de sodiu şi clorură de sodiu.

1-curba ionilor ClO-;

2-curba ionilor Cl-.

Potenţialul de descărcare al clorului este influenţat şi de alegerea materialului anodic (material optim = grafit).

Cursurile 9, 11, 12 si 13