Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
L
Y^2
-
F
40
W о,о Рн
а
Рис. 7-1. Зависимость выхода по току от рН электролита при 40 ?С на платиновых анодах при ia — 0,16 А/см2 (а) и на графитовых анодах при ia = 0,087 А/см2 (б): 1 — общее окисление на аноде; 2 — выход хлората натрия.
и гипохлоритов. Зависимость установлена для платиновых анвдов при следующих условиях процесса: анодная плотность тока ia = = 0,16 А/см2, объемная плотность тока iv — 9 А/л, температура
40 °С. - *
F
На рис. 7-2 показано изменение потерь выхода хлората натрия по току в зависимости от рН электролита, связанное с выделением свободных хлора и кислорода на аноде и протеканием процессов восстановления хлората и гипохлорита на катоде при тех же условиях. Оптимальное значение выхода хлората по току достигается при рН электролита около 6,5. При этом рН сумма потерь на выделение элементарного хлора и кислорода на аноде имеет минимальное значение. Потери на катодное восстановление сравнительно мало изменяются с ростом рН. При снижении рН элактролита возрастают потери на выделение свободного хлора, при увеличении рН возрастают потери на выделение кислорода.
При проведении процесса на графитовых анодах получаются аналогичные зависимости выхода хлората по току и потерь выхода по току от рН. Эти зависимости даны для плотности тока на аноде 0,087 А/см2, объемной плотности тока 8,3 А/л и температуры 40 °С (см. рис. 7-2).
Оптимальное значение выхода хлората по току на графитовом аноде наблюдается при рН ~6, причем потери выхода по току на выделение элементарного хлора и кислорода выше, чем на платиновом аноде в аналогичных условиях. Этим объясняются более вы-
сокие значения выхода хлората по току, получаемые на платиновых анодах.
Оптимальное значение рН несколько меняется в зависимости от объемной плотности тока и температуры электролиза. При переходе к высоким объемным плотностям тока и низким температурам «нтимальное значение рН несколько сдвигается в кислую область.
Рис. 7-2. Зависимость потерь выхода по току от рН электролита при 40 °С на платиновых анодах при ia = 0,16 А/см2 (а) и на графитовых анодах при га = 0,087 А/см2 (6):
1 — на "выделение кислорода; 2 — на катодное восстановление; 3 — на выделение элементарного хлора; 4 — на образование двуокиси углерода.
Процесс электролиза обычно ведут в слабокислой среде при рН = - 6,5 -5- 7,0.
С повышением температуры увеличивается скорость химического образования хлората. Однако при этом снижается [44] стойкость анодных материалов (графит, PbO2 и Др.)* При применении графитовых анодов температуру электролиза не увеличивают более 40 0C При работе с анодами из PbO2 температура может быть повышена до 70-80 °С.
Увеличение удельного объема электролита, т.е. снижение объемной плотности тока, благоприятно сказывается на выходе по току, так как при этом снижается концентрация гипохлорита. и соответственно потери выхода по току.
Выход хлората по току и другие показатели процесса электролиза сильно зависят от концентрации хлористого натрия в электролите. На рис. 7-3 приведена зависимость выхода хлората по току на графитовых анодах от концентрации хлорида натрия. В области высоких концентраций NaCl изменение концентрации поваренной соли мало сказывается на выходе хлората по току. Однако снижение концентрации NaCl менее некоторой пороговой концентрации приводит к значительному уменьшению выхода хлората по току.
С повышением температуры электролиза значение пороговой концентрации NaCl возрастает. Так, при 25 °С пороговая концентрация составляет 100—НО г/л, а при 50 °С — около 150 г/л.
Со снижением концентрации NaCl менее пороговой при электролизе с графитовыми анодами сильно возрастают потери тока на окисление графита и соответственно увеличивается износ анодов.
100
г
1
-о
3OO 250 200 ISO 7OO 50
/Ґонцентрация NaCl, г/л
Рис. 7-3. Зависимость выхода по току хлората натрия от концентрации хлорида натрия на графитовых анодах:
1 — при 26,7 °С; 2 — при 48,7 0C; 3 — при 52 °С; 4 ~ при 65,8 0C
I
цю
«о 0
t§ о
^ 150
л
\ к
X
Oj
2
Г •
?г 3 в
WO 50 Концентрация NaCI,
г/л
Рис. 7-4. Зависимость потерь выхода по току от концентрации NaCl на графитовых анодах:
1 — на выделение кислорода; '2 — на образование CO2; 3 — на- катодное восстановление.
На рис. 7-4 приведена зависимость потерь выхода тока на выделение кислорода, образование двуокиси углерода и катодное восстановление от концентрации хлорида натрия при электролизе на графитовых анодах в условиях плотности тока і = 0,05 А/см2, объемной плотности iv = 5 А/л и температуре 40 °С.
Сообщается [46], что при концентрации хлорида 120 г/л графитовые аноды изнашиваются вдвое быстрее, чем при концентрации 200 г/л. Износ сильно возрастает при снижении концентрации NaCl менее 100 г/л. Износ графита увеличивается с ростом плотности; тока.
При электролизе на окисносвинцовых анодах также наблюдается снижение выхода хлората по току по мере падения концентрации NaCl в электролите, хотя и в Значительно меньшей степени, что позволяет проводить процесс электролиза на- анодах из перекиси свинца с большей степенью превращением NaCl в NaClO3, чем при применении графитовых анодов.
