氯堿生產(chǎn)原理分析
氯堿,即氯堿工業(yè),也指使用飽和食鹽水制氯氣氫氣燒堿的方法。工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來(lái)制取NaOH、Cl2和H2,并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品,稱(chēng)為氯堿工業(yè)。氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一,它的產(chǎn)品除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外,還廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)以及公用事業(yè)。
生產(chǎn)原理:
由電解食鹽水溶液制取燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)生產(chǎn),是重要的基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一。我國(guó)的氯堿工業(yè)主要采用兩種生產(chǎn)工藝。
1.隔膜法
電解在立式隔膜電解槽中進(jìn)行,如圖 a所示。電解槽的陽(yáng)極用涂有tiO 2 - RuO 2 涂層的鈦或石墨制成,陰極由鐵絲網(wǎng)制成,網(wǎng)上附著一層石棉絨做隔膜,這層隔膜把電解槽分隔成陽(yáng)極室和陰極室。將已除去 Ca 2+ 、 Mg 2+ 、
下兩種電離方程:
NaCl =Na + + Cl -
H2O= (可逆)H + + OH -
所以,食鹽水中含有 Na + 、 H + 、 Cl - 和 OH - 四種離子。當(dāng)接通電源后,在電場(chǎng)的作用下,帶負(fù)電的 Cl - 和 OH - 移向陽(yáng)極,帶正電的 Na + 和 H + 移向陰極,在這種條件下,電極上發(fā)生如下反應(yīng):
在陽(yáng)極 2Cl - - 2e= Cl 2 ↑
在陰極 2H + + 2e=H 2 ↑
即在陽(yáng)極室放出 Cl 2 ,陰極室放出 H 2 。由于陰極上有隔膜,而且陽(yáng)極室的液位比陰極室高,所以可以阻止 H 2 跟 Cl 2 混合,以免引起爆炸。由于 H + 不斷放電,破壞了水的電離平衡,促使水不斷電離,造成溶液中 OH - 的富集。這樣在陰極室就形成了 NaOH溶液,它從陰極室底部流出。電解食鹽水的總反應(yīng)可以表示如下:
2NaCl+2H2O= 2NaOH+H 2 ↑+ Cl 2 ↑
用這種方法生產(chǎn)的堿液比較稀,其中含有多量未電解的 NaCl ,需要經(jīng)過(guò)分離、濃縮,才能得到固態(tài) NaOH。
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