а хлору, каустичної соди і водню, що отримується при електролізі з ртутним катодом за Останнім часом зменшується, але вона ще залишається значною.
У способі з ртутним катодом процес розділений на дві стадії. У власне електролізері йде отримання хлору і амальгами. Остання з електролізера надходить в іншій апарат разлагатель, де розкладається водою. При цьому утворюється луг, водень і регенерується ртуть (рис. 8.1б). Катодом у ванні є ртуть - на ній йде розряд іонів натрію, аноди графітові. Діафрагма не потрібно, тому що в електролізері виділяється тільки один газ - хлор.
Анодний процес у ваннах з ртутним катодом нічим не відрізняється від анодного процесу у ваннах з твердим катодом.
На ртутному катоді протікає інша електрохімічна реакція, ніж при електролізі з твердим катодом. На ртутному катоді відбувається розряд іонів натрію з утворенням сплаву натрію з ртуттю - амальгами:
Na + + nHg + в†’ NaHg n
До побічних процесам, протікає на ртутному катоді, слід віднести виділення водню і разложегніе амальгами з утворенням лугу і водню. На ртутному катоді також можливо відновлення молекулярного хлору:
Cl 2 + 2 в†’ 2Cl -
Процес розкладання амальгами є другою стадією виробництва хлору, лугів за методом електролізу з ртутним катодом. Процес розкладання амальгами проводять у окремому апараті, званому разлагателем. Електрохімічна реакція протікає в короткозамкненому гальванічному елементі, в якому амальгама є негативним електродом.
Умови електролізу. У промисловості використовують електролізери з горизонтальним розташуванням ртутного катода. Відповідно горизонтально розташовуються і аноди. В якості матеріалу для виготовлення анодів використовується графіт, а також застосовуються ОРТА. Знос графітових анодів становить 4 кг/т хлору. У результаті зносу відстань між електродами збільшується, що приводить до зростання напруги на електролізері. Для запобігання цього небажаного явища є пристрій для опускання графітових анодів по мірі їх спрацьовування. У сучасних електролізерах застосовують групове автоматизоване опускання анодів. Графітові аноди поступово витісняються малоізнашівающіхся ОРТА.
Щільність струму. Електроліз з ртутним катодом відбувається при більш високих електродних щільності струму, ніж електроліз з фільтруючою діафрагмою і з твердим катодом. Підвищити щільність струму при електролізі з графітовими електродами до 10 кА/м 2 (1 А/см 2 ) вдається шляхом створення та вдосконалення системи регулювання міжелектродного відстані і перфорації анодів, що забезпечує ефективне видалення бульбашок газу. Електролізери, оснащені ОРТА можуть працювати при щільності струму до 14 - 15 кА/м 2 .
Склад розчину. Концентрація вихідного хлориду натрію, що надходить на електроліз з ртутним катодом, не відрізняється від концентрації електроліту, що подається в електроліт з твердим катодом і фільтруючою діафрагмою. Однак коефіцієнт розкладання хлориду при електролізі з ртутним катодом значно нижче і не перевищує 0,17. Це обумовлено залежністю потенціалу розряду іонів натрію і хлору від їх активності в розчині.
Для зменшення гідролізу хлору і зниження його вмісту в розчині рН електроліту повинен бути не менше 3. Вміст домішок кальцію може бути не більше 1 г/л, магнію - 0,005 г/л. p> Температура. Підвищення температури при електролізі з ртутним катодом доцільно, з точки зору зниження напруги на електролізері за рахунок зменшення перенапруги виділення хлору, а значить падіння напруги в електроліті.
Однак з підвищенням температури знижується перенапруження виділення водню і збільшується швидкість розкладання амальгами в електролізері. Тому при підвищенні температури необхідно збільшувати і катодний щільність струму.
2.1 Перспективи розвитку хлорного промисловості
До початку 70-х років близько 60% хлору і каустичної соди виробляли електролізом з ртутним катодом, 40% - електролізом з твердим катодом і фільтрує мембраною. З першого методу отримують чисту каустичну соду, що не містить хлоридів. Однак у зв'язку з тим, що ртуть неминуче потрапляє в навколишнє середовище, у ряді країн електроліз з ртутним катодом інтенсивно скорочується. Перспективний метод електролізу з іонообмінної мембраною, що дозволяє одержувати луг, не відрізняється за якістю від продукту, що утворюється при розкладанні електролітичної амальгами натрію.
Особливістю сучасного етапу розвитку хлорного промисловості є широке застосування металевих анодів. Сучасні електролізери оснащені ОРТА. У зв'язку із заміною графітових анодів на останні посилюється тенденція до підвищення електродних густин струму до 2 - 3 кА/м 2 в діафрагменних електролізерах і до 10 - 14 кА/м 2 (1 - 1,4 А/см 2 ) - в електролітах з ртутним катодом. Освоєні в промислов...
