Файл: Остроушко Е. Н. Фпх 2, 3 курс Электрохимическое получение гипохлорита и хлората натрия.pdf

Остроушко Е.Н. ФПХ 2, 3 курс
Электрохимическое получение гипохлорита и хлората натрия.
Сформулировать требования к электродам и обосновать их выбор для данного процесса. Предварительная подготовка электродов к работе.

Требования к аноду при получении гипохлорита и хлората натрия:
1) Низкая стоимость;
2) Коррозионная стойкость;
3) Механическая прочность;
4) Использование нерастворимых анодов.
Материал анода.
Оптимальным вариантом для осуществления электролиза поваренной соли и получения хлората натрия является электрод из двуокиси свинца, который может работать при более высокой температуре, чем графитовый.
Аноды из РbО
2
достаточно стойки в процессе электролиза, могут работать при плотности тока 1000— 3000 А/м
2
. При 60 С
0
и плотности тока около 1500
А/м
2
процесс электролиза можно проводить при напряжении 3,4— 3,6 В с выходом по току 85— 86%. Применение этих анодов имеет большие преимущества по сравнению с графитовыми анодами. Электролизеры с анодами из РЬО
2
более компактны, вследствие малого износа работают при практически постоянном во времени тепловом и электрическом режиме, позволяют осуществлять более глубокую переработку поваренной соли и хлорат, чем графитовые и получать растворы, содержащие до 750 г/л хлората при остаточном содержании поваренной соли 50 г/л и менее.
Двуокись свинца наносят на основу из титана, служащего для подвода тока к активно работающему слою перекиси свинца. Предложено также наносить слой перекиси свинца на графитовые аноды электролитическим способом из ванн с азотнокислым свинцом.
Материал катода.
В качестве катодов применяется обычная сталь. Рассматривалась также возможность использования в качестве катодов никель-хромовых сталей или обычной стали с хромовым покрытием, чтобы исключить необходимость добавления к электролиту солей хрома. Однако такие предложения в промышленности не были использованы.

Материал анода.
Большое влияние на процесс электролитического получения гипохлорита оказывают материал анода и анодная плотность тока.
Необходимо применять аноды, на которых перенапряжение для выделения хлора было бы наименьшим, этому условию отвечает платинированная платина. Вследствие плохой стойкости таких анодов, высокой стоимости и дефицитности платины она не используется в промышленности.
Поэтому такие аноды стали заменяться на титановые с активным покрытием из диоксидов рутения и титана, у которых срок службы более 12 месяцев. Аноды типа ОРТА и их модификации в процессе эксплуатации не меняют своей формы и в первую очередь межэлектродного расстояния по отношению к противоэлектроду (катоду), чем «грешит» графит, отчасти из-за своей нестойкости. Титановую подложку анодов по мере срабатывания активного покрытия можно подвергать многократной регенерации и повторному нанесению активного покрытия. Это в условиях дефицитности и относительной дороговизны титана является немаловажным положительным фактором.
Если при использовании графитовых анодов электролиз можно провести при плотностях тока до 1,4 кА/м
2
, то при электролизе с ОРТА: 1,5 – 2 кА/м
2
(для сравнения на платино-титановых анодах можно достичь плотности тока 4 кА/м
2
).Тем самым увеличивается выход конечного продукта вследствие повышения перенапряження выделения кислорода и уменьшения процесса разряда ионов СlО
- на аноде и обеспечивается возможность выполнять конструкции электролизеров меньших габаритов при аналогичной производительности.
Материал катода.
На процесс электросинтеза гипохлорита натрия влияют материал катода и условия, уменьшающие катодное восстановление. Для уменьшения катодного восстановления СlО
- в раствор вводятся добавки хлорида кальция или дихромата натрия или калия, которые образуют на катоде защитные пленки, играющие роль диафрагмы, не допускающей соприкосновения гипохлорита с катодом. Действие добавки СаС1 2
сказывается лишь в щелочной среде, так как в кислой гидроксид кальция растворяется, а добавки хромовых солей загрязняют продукт. Для устранения этого предложено использовать катоды из нержавеющей стали с повышенным содержанием хрома или с покрытиями хромом.