> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Электротехнология

Электротехнология

Электротехнология .— Наиболее широко распространен в настоящее время электролиз хлористого натрия. В зависимости от условий процесса здесь можно получить целый ряд веществ, употребляемых в различных производствах. На первом месте по объёму производства стоит процесс электролиза хлористого натрия е получением едкого натра и хлора. Первичные продукты, получающиеся

при электролизе хлористого натрия, Это—газообразный хлор, образующийся на аноде: 2СГ->012 + 2©, и раствор едкого натра, образующийся на катоде: 2Na 2Н‘ -f- 20Я —j- 20) ~ Но Н~ 2Na-f-из водыф20Н.

Если не допускать смешения анодных j и катодных продуктов, то из раствора j электролита, находящегося в катодном пространстве, можно выде“ лить едкий натр. Это достигается различными способами, из которых наиболее распространенным является так называемый „диафрагменмы. На рисунке 13 показана ванна с горизонтальной диафрагмой (ванна Сименс-Виллитера), где Я—графитовые аноды. D—диафрагма, лежащая на катоде К, представляющем из себя железную сетку. Рассол поступает по трубе S и удаляется через трубу V. Водород, из катодного пространства выделяется по трубе И7. Труба для

ный“. В применяемых при этом процессе ваннах анодное и катодное пространство разделено асбестовой диафрагмой. Раствор поступает в анодное пространство, и из него здесь выделяется хлор, отводимый из ван ны по трубам. Получаемый хлор или идет на приготовление хлорной извести взаимодействием его с гидратом окиси кальция: Са(ОН)._. + (t2~> Cad O 1 ~г Н20, или сжижается. Раствор через диафрагму поступает далее в катодное пространство, где, согласно выше“ аписанной реакции] в нем накапливается щелочь при одновременном выделении водорода. Раствор после этого вытекает из ванны и идет на выпаривание. По мере удаления из раствора воды, из него постепенно вы шляется неизрасходованный хлористый натр. При удалении последних следов влаги получается расплавленный едкий натр, содержащий небольшое количество хлористого натрия. Расплав сливается е осадка хлористою натра в железные барабаны, где и застывает. Ванны для электролитического получения едкого натра и хлора диафрагменным методом различаю гея по вертикальному или горизонтальному, положению диафрагудаления из анодного пространства хлора на чертеже не видна. Электролизер этот работает при температуре рассола в 85—90° с выходом по току 94°/о. Выходящий из ванны рассол содержит 12—16°/о едкого натра. При плотности тока на аноде в 0,045 А/сл;- напряжение ванны равно 3.4—3,5 вольт. Ванны эти делаются из бетона на рабочую силу тока в 2.000—4.000 А, Получающийся по этому способу едкий натр содержит некоторое количество (Г.о) хлористого натра. Чистый“ не содержащий хлористого натра, едкий натр получают по способу „с ртутным катодом44. Ванна Сольве, работающая этим методом, дана на рисунке 14. Здесь по дну ванны протекает слой ртути, служащий катодом. При электролизе накат оде совершается процесс: Na + 8 -> Na, и выделившийся натрий образует со ртутью амальгаму“ удаляющуюся через.сифон U. В отдельной ванне эта амальгама взаимодействует с водой: 2Na + 2Н0 --

2Na(ОН) ~г Н2.. Раствор получившегося едкого натра идет на выпаривание, .а освобожденная от натрия ртуть, возвращается в ванну для электролиза., Анодом. в ванне Сольве. является, платиновая сетка» и выделяющийся. на>

ней хлор удаляется через трубу Е. Рассол поступает через трубу, неуказанную на чертеже, к катоду и, обед-иившиеь хлористым натром, вытекает

из ванны. По так называемому „способу колокола“ сейчас работает весьма мало предприятий; наиболее распространен диафрагменный метод, т. к. примесь к щелочи некоторого количества хлористого натрия не вредит большинству процессов, в которых он применяется, а способ этот дает наиболее дешевую щелочь. Электролизом в настоящее время получают 50°/о фабрикуемого едкого натра.

В таких же ваннах ведут и электролиз хлористого калия е получением едкого калия. Если электролиз хлористого натра вести при низкой температуре, допуская тесное смешение анодного и катодного растворов, то в результате растворения хлора в воде частично происходит реакция, приводящая к образованию хлорноватистой и соляной кислот: С13 + Н20 -> НС1 + + НС10, которые при взаимодействии со щелочью, образующейся на катоде, дают хлористый натр и гипохлорит натрия: НС1 т НСЮ -f 2NaOH -> NaCl+ + NaClO + 2НЮ. При таких условиях электролиза в растворе начнет накапливаться гипохлорит натрия, который применяется как отбеливающее средство в ряде производств (надр., хлопчатобумажном). Тип ванны, дающей гипохлорит, представлен на рисунке 15

w -<—.

в ячейку по направлению, указанному стрелкой, постепенно обогащаясь гипохлоритом.

Если электролиз в тех же условиях, как и для получения гипохлорита, вести при повышенной температуре (60 — 70°), то по мере накопления гипохлорита происходит химический процесс образования хлората:

3NaC10 -> NaClG3 + 2NaCl.

Одновременно с этим происходит и процесс разряда ионов СЮ на аноде, и продукт реакции, вступая во взаимодействие с водой по уравнению:

6010 + ЗН20 2НСЮ3 + 4НС14- 30, дает хлорноватую и соляную кислоты, и первая е едким натром, образующимся на катоде, также дает хлорат. Производство хлоратов калия и натрия по этому способу ведется в настоящее время в широких масштабах. Ванны обычно бывают снабжены магнетито-выми анодами и железными катодами. Во избежание восстановления хлората выделяющимся на катоде водородом в раствор обычно добавляются соли хромовой к-ты, создающие на катоде пленку окислов хрома, непроницаемую для ионов C10V Электролизом растворов NaCl и KOI при высоких плотностях тока возможно получение солей хлорной кислоты (НСЮ4), что и практикуется в довольно значительных масштабах.

В связи с требованием на чистый водород, особенно широко предъявляемым со стороны технического синтеза аммиака по способу Габера, в настоящее время этот газ в значительных количествах получают электролизом растворов едкой щелочи, при котором происходят процессы:

4Н + 40 2Но на катоде 40Н 02 -f 2HsO + 40 на аноде,

Рисунок 15.

где К—угольные катоды и А—платиновые аноды. Раствор течет из ячейкито есть электролиз воды. Электролитическое получение водорода практикуется в настоящее время в широких размерах, причемза последнее время электролиз ведут под давлением до 200 атмосфер, то есть получав-мые газы выделяются под значительной компрессией. Последнее дает некоторые преимущества в смысле затрат электрической энергии.

Помимо получения ряда солей над-кислот (особенно пербората) электролизом, употребляемых как отбеливающие средства, в широких масштабах практикуется получение электролизом надсеркой кислоты из концентрированного раствора серной кислоты:

обычными средствами на еще более простые вещества. Под обычными средствами мы разумеем воздействия теплоты, света, электрического тока на Еещества и особенно взаимодействия веществ между собщо. В результате ! многочисленных исследований удалось I выделить несколько сот простых ве-! ществ, причем оказалось, что они рас-| падаются на ряд групп; члены каждой i группы физически вполне отличны i друг от друга, но обладают общими | химическими свойствами образовывать

2Н- + 2Э->Н2 на катоде 2HS(V -> 20 Н- HoSjiOs на аноде.

Так как надсерная кислота химически реагирует с водой по ур-нию:

HbSa08-+ 2Н30=2H.S0 ч- На02, то этот метод дает возможность получать перекись водорода, освобождаемую затем от серной кислоты перегонкой в вакууме. При последнем процессе Н202. -легко испаряясь, затем конденсируется в 30° о-ую.

Существует еще целый ряд производств, имеющих целью электролитическое получение целого ряда неорганических и особенно органических соединений путем электровосстанов-ления или электроокисления соответствующих исходных продуктов. В одних случаях это выгоднее, чем восстановление или окисление действием соответствующих химических реагентов, в других же этот путь оказывается единственным практически возможным.

Литература. Изгарышев, Н. А., „Электрохимия и ее техническое приложение“ (1931); I. ВЦ-liter, „Teclinische Elektrochemie“ (1924); /е. Muller, „Klektrometallurgie (1932).

П. Титов.