โซเดียมไฮดรอกไซด์. โซเดียมไฮดรอกไซด์: คุณสมบัติการเตรียมและการประยุกต์ใช้วิธีปรอทด้วยแคโทดเหลว

บทนำ

คุณมาที่ร้านเพื่อหาซื้อสบู่ที่ไม่มีกลิ่น โดยธรรมชาติแล้วเพื่อที่จะเข้าใจว่าผลิตภัณฑ์ใดจากการเลือกสรรนี้มีกลิ่นและชนิดใดที่ไม่มีให้คุณหยิบสบู่แต่ละขวดขึ้นมาและอ่านองค์ประกอบและคุณสมบัติ ในที่สุดเราก็เลือกสิ่งที่ถูกต้อง แต่ในขณะที่ดูสูตรสบู่ต่างๆเราสังเกตเห็นแนวโน้มแปลก ๆ - ขวดเกือบทั้งหมดกล่าวว่า: "โครงสร้างของสบู่มีโซเดียมไฮดรอกไซด์" นี่คือเรื่องราวมาตรฐานของคนส่วนใหญ่ที่ทำความรู้จักกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ครึ่งหนึ่งของคน "น้ำลายฟูมปาก" และบางคน - ต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเขา สำหรับพวกเขาวันนี้ฉันจะบอกคุณว่ามันเป็นสารชนิดใด

คำนิยาม

โซเดียมไฮดรอกไซด์ (สูตร NaOH) เป็นด่างที่พบมากที่สุดในโลก สำหรับการอ้างอิง: อัลคาไลเป็นเบสที่ละลายในน้ำได้สูง

ชื่อ

ในแหล่งต่าง ๆ อาจเรียกว่าโซเดียมไฮดรอกไซด์โซดาไฟโซดาไฟโซดาไฟหรือด่างโซดาไฟ แม้ว่าชื่อ "ด่างกัดกร่อน" จะสามารถใช้ได้กับสารทั้งหมดในกลุ่มนี้ เฉพาะในศตวรรษที่ 18 พวกเขาได้รับการตั้งชื่อแยกต่างหาก นอกจากนี้ยังมีชื่อ "กลับหัว" สำหรับสารที่อธิบายไว้ในตอนนี้นั่นคือโซเดียมไฮดรอกไซด์ซึ่งมักใช้ในการแปลภาษายูเครน

คุณสมบัติ

อย่างที่บอกโซเดียมไฮดรอกไซด์ละลายในน้ำได้สูง ถ้าคุณใส่แม้แต่ชิ้นเล็ก ๆ ลงในแก้วน้ำหลังจากนั้นไม่กี่วินาทีมันก็จะติดไฟและจะ "พุ่ง" และ "กระโดด" ขึ้นมาบนผิวน้ำพร้อมกับเสียงฟ่อ (ภาพถ่าย) และสิ่งนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าเขาจะสลายไปในตัวเธอจนหมด หากหลังจากเสร็จสิ้นปฏิกิริยาคุณลดมือลงในสารละลายที่เกิดขึ้นจากนั้นสัมผัสจะเป็นสบู่ หากต้องการทราบว่าด่างมีความเข้มข้นเพียงใดให้จุ่มตัวบ่งชี้ลงไป - ฟีนอฟทาลีนหรือเมธิลออเรนจ์ ฟีนอฟทาลีนในนั้นได้รับสีราสเบอร์รี่และเมธิลส้มจะกลายเป็นสีเหลือง ในโซเดียมไฮดรอกไซด์เช่นเดียวกับในด่างทั้งหมดจะมีไฮดรอกไซด์ไอออนอยู่ ยิ่งมีในสารละลายมากเท่าใดสีของตัวบ่งชี้ก็จะยิ่งสว่างขึ้นและด่างก็จะยิ่งเข้มขึ้นเท่านั้น

การได้รับ

มีสองวิธีในการรับโซเดียมไฮดรอกไซด์: ทางเคมีและเคมีไฟฟ้า ลองพิจารณารายละเอียดแต่ละข้อเพิ่มเติม

ใบสมัคร

การย่อยสลายเซลลูโลสการผลิตกระดาษแข็งกระดาษไฟเบอร์บอร์ดและเส้นใยที่มนุษย์สร้างขึ้นจะไม่สมบูรณ์หากไม่มีโซเดียมไฮดรอกไซด์ และเมื่อทำปฏิกิริยากับไขมันก็จะได้สบู่แชมพูและผงซักฟอกอื่น ๆ ในทางเคมีใช้เป็นตัวทำปฏิกิริยาหรือตัวเร่งปฏิกิริยาในหลายปฏิกิริยา โซเดียมไฮดรอกไซด์เรียกอีกอย่างว่าวัตถุเจือปนอาหาร E524 และนี่ไม่ใช่ทุกสาขาของแอปพลิเคชัน

ข้อสรุป

ตอนนี้คุณรู้ทุกอย่างเกี่ยวกับโซเดียมไฮดรอกไซด์แล้ว อย่างที่คุณเห็นมันก่อให้เกิดประโยชน์อย่างมากต่อบุคคลทั้งในอุตสาหกรรมและในชีวิตประจำวัน

·ข้อควรระวังในการจัดการโซเดียมไฮดรอกไซด์·วรรณกรรม & middot

โซเดียมไฮดรอกไซด์สามารถผลิตได้ในระดับอุตสาหกรรมโดยวิธีทางเคมีและไฟฟ้าเคมี

วิธีการทางเคมีในการรับโซเดียมไฮดรอกไซด์

วิธีการทางเคมีในการได้รับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ได้แก่ มะนาวและเฟอร์ริติก

วิธีการทางเคมีในการได้รับโซเดียมไฮดรอกไซด์มีข้อเสียที่สำคัญ: มีการใช้ตัวพาพลังงานจำนวนมากโซดาไฟที่ได้รับจะปนเปื้อนสิ่งสกปรกอย่างมาก

ปัจจุบันวิธีการเหล่านี้ถูกแทนที่ด้วยวิธีการผลิตไฟฟ้าเคมีเกือบทั้งหมด

วิธีมะนาว

วิธีมะนาวในการได้รับโซเดียมไฮดรอกไซด์ประกอบด้วยปฏิกิริยาระหว่างสารละลายโซดากับปูนขาวที่อุณหภูมิประมาณ 80 ° C กระบวนการนี้เรียกว่าการกัดกร่อน เป็นไปตามปฏิกิริยา:

นา 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaCO 3

ปฏิกิริยาจะสร้างสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และแคลเซียมคาร์บอเนตตกตะกอน แคลเซียมคาร์บอเนตถูกแยกออกจากสารละลายซึ่งระเหยเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่หลอมเหลวซึ่งมีมวลประมาณ 92% NaOH หลังจากที่ NaOH ละลายและเทลงในถังเหล็กซึ่งจะแข็งตัว

วิธีเฟอริติก

วิธีเฟอร์ริติกในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์ประกอบด้วยสองขั้นตอน:

นา 2 CO 3 + Fe 2 O 3 \u003d 2NaFeO 2 + CO 2
2NaFeО 2 + xH 2 О \u003d 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 О

ปฏิกิริยาที่ 1 เป็นกระบวนการเผาโซดาแอชด้วยเหล็กออกไซด์ที่อุณหภูมิ 1100-1200 ° C นอกจากนี้ยังเกิดจุดด่าง - โซเดียมเฟอร์ไรต์และคาร์บอนไดออกไซด์ถูกปล่อยออกมา ถัดไปเค้กจะถูกบำบัด (ชะล้าง) ด้วยน้ำตามปฏิกิริยา 2; ได้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และการตกตะกอนของ Fe 2 O 3 * xH 2 O ซึ่งหลังจากแยกออกจากสารละลายแล้วจะกลับเข้าสู่กระบวนการ สารละลายอัลคาไลที่ได้จะมี NaOH ประมาณ 400 กรัม / ลิตร ระเหยเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีมวลประมาณ 92% NaOH จากนั้นจึงได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งในรูปของแกรนูลหรือเกล็ด

วิธีการทางเคมีไฟฟ้าในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์

ได้รับโซเดียมไฮดรอกไซด์ด้วยไฟฟ้า อิเล็กโทรลิซิสของสารละลายเฮไลท์ (แร่ธาตุที่ประกอบด้วยโซเดียมคลอไรด์เป็นหลัก) ด้วยการผลิตไฮโดรเจนและคลอรีนพร้อมกัน กระบวนการนี้สามารถแสดงโดยสูตรสรุป:

2NaCl + 2H 2 О±2е - → H 2 + Cl 2 + 2NaOH

อัลคาไลและคลอรีนโซดาไฟผลิตโดยวิธีไฟฟ้าเคมีสามวิธี สองวิธีคืออิเล็กโทรลิซิสด้วยแคโทดที่เป็นของแข็ง (วิธีไดอะแฟรมและเมมเบรน) ส่วนที่สามคืออิเล็กโทรลิซิสด้วยแคโทดปรอทเหลว (วิธีปรอท)

ในอุตสาหกรรมโลกวิธีการรับคลอรีนและสารกัดกร่อนทั้งสามวิธีถูกนำมาใช้โดยมีแนวโน้มที่ชัดเจนในการเพิ่มสัดส่วนของการอิเล็กโทรลิซิสแบบเมมเบรน

ในรัสเซียประมาณ 35% ของโซดาไฟที่ผลิตได้ทั้งหมดเกิดจากการอิเล็กโทรลิซิสด้วยแคโทดปรอทและ 65% โดยการอิเล็กโทรลิซิสด้วยแคโทดที่เป็นของแข็ง

วิธีไดอะแฟรม

แผนผังของอิเล็กโทรไลเซอร์ไดอะแฟรมเก่าสำหรับการผลิตคลอรีนและอัลคาไล: และ - ขั้วบวก ใน - ฉนวน จาก - แคโทด D - ช่องว่างที่เต็มไปด้วยก๊าซ (เหนือขั้วบวก - คลอรีนเหนือแคโทด - ไฮโดรเจน) M - ไดอะแฟรม

วิธีทางเคมีไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดในแง่ของการจัดระเบียบกระบวนการและวัสดุก่อสร้างสำหรับอิเล็กโทรไลเซอร์คือวิธีไดอะแฟรมในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์

สารละลายเกลือในเซลล์ไดอะแฟรมจะถูกป้อนเข้าไปในช่องว่างของแอโนดอย่างต่อเนื่องและไหลผ่านโดยปกติไดอะแฟรมใยหินที่ใช้กับตาข่ายแคโทดเหล็กซึ่งในบางกรณีจะมีการเพิ่มเส้นใยโพลีเมอร์จำนวนเล็กน้อย

ในการออกแบบอิเล็กโทรไลเซอร์หลายรูปแบบแคโทดจะถูกแช่อยู่ใต้ชั้นแอโนด (อิเล็กโทรไลต์จากช่องขั้วบวก) และไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาบนกริดแคโทดจะถูกนำออกจากใต้แคโทดโดยใช้ท่อระบายก๊าซโดยไม่ทะลุผ่านไดอะแฟรมเข้าไปในช่องขั้วบวกเนื่องจากการไหลย้อน

Counterflow เป็นคุณสมบัติที่สำคัญมากของการออกแบบอิเล็กโทรไลเซอร์ของไดอะแฟรม ต้องขอบคุณการไหลทวนกระแสที่ส่งตรงจากช่องขั้วบวกไปยังช่องว่างแคโทดผ่านไดอะแฟรมที่มีรูพรุนทำให้สามารถแยกน้ำด่างและคลอรีนแยกกันได้ การไหลทวนกระแสได้รับการออกแบบมาเพื่อต่อต้านการแพร่กระจายและการโยกย้ายของ OH - ไอออนไปยังพื้นที่ขั้วบวก หากค่าของการไหลเวียนไม่เพียงพอไฮโปคลอไรท์ไอออน (ClO -) จะเริ่มก่อตัวเป็นปริมาณมากในพื้นที่ขั้วบวกซึ่งหลังจากนั้นจะถูกออกซิไดซ์ที่ขั้วบวกเพื่อคลอเรตไอออน ClO 3 - การก่อตัวของคลอเรตไอออนช่วยลดประสิทธิภาพการไหลของคลอรีนอย่างรุนแรงและเป็นผลพลอยได้ที่สำคัญในวิธีโซเดียมไฮดรอกไซด์นี้ การปล่อยออกซิเจนก็เป็นอันตรายเช่นกันซึ่งนำไปสู่การทำลายขั้วบวกและถ้าทำจากวัสดุคาร์บอนทางเข้าของสิ่งสกปรกฟอสจีนเข้าไปในคลอรีน

ขั้วบวก: 2Cl - 2е→ Cl 2 - กระบวนการหลัก 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H + แคโทด: 2H 2 O + 2e → H 2 + 2OH - กระบวนการหลัก СlО - + Н 2 О + 2е - →Сl - + 2ОН - СlО 3 - + 3Н 2 O + 6е - →Сl - + 6OH -

ในฐานะที่เป็นขั้วบวกในอิเล็กโทรดไดอะแฟรมสามารถใช้ขั้วไฟฟ้ากราไฟต์หรือคาร์บอนได้ ปัจจุบันส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยไทเทเนียมแอโนดที่มีการเคลือบรูทีเนียม - ไททาเนียมออกไซด์ (ORTA anodes) หรืออื่น ๆ ที่ใช้พลังงานต่ำ

ในขั้นตอนต่อไปน้ำด่างอิเล็กโทรไลต์จะถูกระเหยและปริมาณ NaOH ในนั้นจะถูกนำไปสู่ความเข้มข้นทางการค้าที่ 42-50% ของมวล ตามมาตรฐาน

เกลือโซเดียมซัลเฟตและสิ่งสกปรกอื่น ๆ เมื่อความเข้มข้นในสารละลายเพิ่มขึ้นเกินขีด จำกัด การละลายจะเกิดการตกตะกอน สารละลายด่างที่กัดกร่อนจะถูกแยกออกจากตะกอนและถ่ายโอนเป็นผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปไปยังคลังสินค้าหรือในขั้นตอนการระเหยจะยังคงได้รับผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งตามด้วยการละลายการผลัดหรือการทำให้เป็นเม็ด

ในทางกลับกันนั่นคือเกลือแกงที่ตกผลึกในตะกอนจะถูกส่งกลับไปที่กระบวนการเตรียมน้ำเกลือย้อนกลับที่เรียกว่าจากมัน จากนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมของสิ่งสกปรกในสารละลายก่อนเตรียมน้ำเกลือส่งคืนสิ่งสกปรกจะถูกแยกออก

การสูญเสีย anolyte จะเติมเต็มโดยการเติมน้ำเกลือสดที่ได้จากการชะล้างชั้นเกลือใต้ดินน้ำเกลือแร่เช่น bischofite ซึ่งผ่านการทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปนหรือโดยการละลาย halite น้ำเกลือสดก่อนผสมกับน้ำเกลือย้อนกลับจะถูกทำความสะอาดสารแขวนลอยเชิงกลและแคลเซียมและแมกนีเซียมไอออนส่วนสำคัญ

คลอรีนที่ได้จะถูกแยกออกจากไอน้ำบีบอัดและป้อนเข้ากับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีคลอรีนหรือทำให้เป็นของเหลว

เนื่องจากความเรียบง่ายและต้นทุนต่ำวิธีไดอะแฟรมในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม

วิธีเมมเบรน

วิธีการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์แบบเมมเบรนเป็นวิธีที่ประหยัดพลังงานมากที่สุดในขณะเดียวกันก็ยากที่จะจัดระเบียบและใช้งาน

จากมุมมองของกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าวิธีเมมเบรนนั้นคล้ายกับวิธีไดอะแฟรม แต่ช่องว่างของขั้วบวกและแคโทดจะถูกคั่นด้วยเมมเบรนที่แลกเปลี่ยนไอออนบวกกับแอนไอออนไม่ได้ ด้วยคุณสมบัตินี้ทำให้สามารถรับเหล้าบริสุทธิ์ได้มากกว่าในกรณีของวิธีไดอะแฟรม ดังนั้นในอิเล็กโทรไลเซอร์แบบเมมเบรนซึ่งแตกต่างจากไดอะแฟรมหนึ่งไม่มีสตรีมเดียว แต่มีสองสตรีม

เช่นเดียวกับวิธีไดอะแฟรมกระแสของสารละลายเกลือจะเข้าสู่ช่องว่างขั้วบวก และในแคโทด - น้ำปราศจากไอออน จากช่องว่างของแคโทดไหลออกมาจากกระแสของ anolyte ที่หมดลงซึ่งมีสิ่งเจือปนของไฮโปคลอไรท์และคลอเรตไอออนและคลอรีนและจากพื้นที่ขั้วบวก - อัลคาไลและไฮโดรเจนซึ่งปราศจากสิ่งเจือปนในทางปฏิบัติและใกล้เคียงกับความเข้มข้นทางการค้าซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานในการระเหยและการทำให้บริสุทธิ์

อัลคาไลที่ได้จากการอิเล็กโทรลิซิสแบบเมมเบรนนั้นมีคุณภาพไม่ด้อยไปกว่าที่ได้จากวิธีการโดยใช้แคโทดของปรอทและแทนที่อัลคาไลที่ได้รับด้วยวิธีปรอท

ในขณะเดียวกันสารละลายเกลือป้อน (ทั้งสดและหมุนเวียน) และน้ำจะถูกทำให้บริสุทธิ์เบื้องต้นจากสิ่งสกปรกใด ๆ ให้มากที่สุด การทำความสะอาดอย่างละเอียดนี้พิจารณาจากเมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออนบวกโพลีเมอร์ที่มีต้นทุนสูงและความเสี่ยงต่อสิ่งสกปรกในสารละลายฟีด

นอกจากนี้รูปทรงเรขาคณิตที่ จำกัด และนอกจากนี้ความแข็งแรงเชิงกลที่ต่ำและเสถียรภาพทางความร้อนของเยื่อแลกเปลี่ยนไอออนส่วนใหญ่เป็นตัวกำหนดการออกแบบที่ค่อนข้างซับซ้อนของพืชอิเล็กโทรลิซิสเมมเบรน ด้วยเหตุผลเดียวกันพืชเมมเบรนจึงต้องการระบบตรวจสอบและควบคุมอัตโนมัติที่ซับซ้อนที่สุด

แผนภาพอิเล็กโทรไลเซอร์เมมเบรน.

วิธีแคโทดเหลวของปรอท

ในบรรดาวิธีการทางเคมีไฟฟ้าในการผลิตอัลคาไลวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือการอิเล็กโทรลิซิสด้วยแคโทดปรอท อัลคาลิสที่ได้จากการอิเล็กโทรลิซิสด้วยแคโทดของปรอทเหลวนั้นสะอาดกว่าที่ได้จากวิธีไดอะแฟรมมาก (สำหรับบางอุตสาหกรรมสิ่งนี้สำคัญมาก) ตัวอย่างเช่นในการผลิตเส้นใยประดิษฐ์สามารถใช้สารกัดกร่อนที่มีความบริสุทธิ์สูงเท่านั้น) และเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีเมมเบรนการจัดระเบียบกระบวนการในการได้รับด่างโดยวิธีปรอทนั้นง่ายกว่ามาก

แผนภาพเซลล์ปรอท

การติดตั้งสำหรับการอิเล็กโทรลิซิสของปรอทประกอบด้วยอิเล็กโทรไลเซอร์ตัวแยกสลายอะมัลกัมและปั๊มปรอทซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยการสื่อสารที่นำสารปรอท

แคโทดของอิเล็กโทรไลเซอร์คือการไหลของปรอทที่สูบผ่านปั๊ม แอโนด - กราไฟท์คาร์บอนหรือการสึกหรอต่ำ (ORTA, TDMA หรืออื่น ๆ ) เมื่อรวมกับปรอทกระแสของโซเดียมคลอไรด์จะไหลผ่านอิเล็กโทรไลเซอร์อย่างต่อเนื่อง

ที่ขั้วบวกไอออนของคลอรีนจะถูกออกซิไดซ์จากอิเล็กโทรไลต์และคลอรีนจะถูกปล่อยออกมา:

2Cl - 2е→ Cl 2 0 - กระบวนการหลัก 2H 2 O - 2e - → O 2 + 4H + 6СlО - + 3Н 2 О - 6е - →2СlО 3 - + 4Сl - + 1.5O 2 + 6Н +

คลอรีนและ anolyte จะถูกลบออกจากอิเล็กโทรไลเซอร์ anolyte ที่ออกจากอิเล็กโทรไลต์จะอิ่มตัวด้วยเฮไลต์สดสิ่งสกปรกที่นำมาด้วยจะถูกกำจัดออกไปและนอกจากนี้ยังล้างออกจากขั้วบวกและวัสดุโครงสร้างและกลับสู่อิเล็กโทรลิซิส ก่อนที่จะอิ่มตัวเพิ่มเติมคลอรีนที่ละลายในนั้นจะถูกสกัดจาก anolyte

ที่แคโทดไอออนโซเดียมจะลดลงซึ่งเป็นสารละลายโซเดียมที่อ่อนแอในปรอท (โซเดียมอะมัลกัม):

นา + + จ \u003d นา 0 nNa + + nHg \u003d นา + ปรอท

อมัลกัมไหลจากอิเล็กโทรไลเซอร์ไปยังตัวสลายอมัลกัมอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ตัวย่อยสลายยังมาพร้อมกับน้ำบริสุทธิ์สูงอย่างต่อเนื่อง ในนั้นโซเดียมอะมัลกัมซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นเองเกือบทั้งหมดถูกย่อยสลายโดยน้ำด้วยการก่อตัวของปรอทสารละลายกัดกร่อนและไฮโดรเจน:

Na + Hg + H 2 O \u003d NaOH + 1 / 2H 2 + Hg

สารละลายกัดกร่อนที่ได้รับด้วยวิธีนี้ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ทางการค้าไม่มีสิ่งเจือปนในทางปฏิบัติ สารปรอทจะถูกปลดปล่อยจากโซเดียมเกือบทั้งหมดและส่งกลับไปที่อิเล็กโทรไลเซอร์ ไฮโดรเจนจะถูกลบออกเพื่อทำให้บริสุทธิ์

อย่างไรก็ตามการทำความสะอาดสารละลายอัลคาไลอย่างสมบูรณ์จากสารตกค้างของปรอทนั้นเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติดังนั้นวิธีนี้จึงเกี่ยวข้องกับการรั่วไหลของปรอทโลหะและไอระเหย

ข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นสำหรับความปลอดภัยด้านสิ่งแวดล้อมของโรงงานผลิตและปรอทโลหะที่มีราคาสูงนำไปสู่การกำจัดวิธีปรอทอย่างค่อยเป็นค่อยไปโดยวิธีการผลิตอัลคาไลด้วยแคโทดที่เป็นของแข็งโดยเฉพาะวิธีเมมเบรน

วิธีการได้รับห้องปฏิบัติการ

ในห้องปฏิบัติการบางครั้งโซเดียมไฮดรอกไซด์ได้มาโดยวิธีทางเคมี แต่มักใช้อิเล็กโทรไลเซอร์ชนิดไดอะแฟรมหรือเมมเบรนขนาดเล็ก

ความหมาย

โซเดียมไฮดรอกไซด์ ก่อตัวเป็นผลึกสีขาวแข็งดูดความชื้นได้มากละลายที่อุณหภูมิ 322 องศาเซลเซียส

เนื่องจากมีฤทธิ์กัดกร่อนอย่างรุนแรงต่อผ้าหนังกระดาษและสารอินทรีย์อื่น ๆ จึงเรียกโซดาไฟ ในทางวิศวกรรมโซเดียมไฮดรอกไซด์มักเรียกว่าโซดาไฟ

ในน้ำโซเดียมไฮดรอกไซด์จะละลายด้วยการปล่อยความร้อนจำนวนมากเนื่องจากการก่อตัวของไฮเดรต

โซเดียมไฮดรอกไซด์ควรเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิทเนื่องจากดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศได้ง่ายค่อยๆเปลี่ยนเป็นโซเดียมคาร์บอเนต

รูปที่. 1. โซเดียมไฮดรอกไซด์. การปรากฏ

การได้รับโซเดียมไฮดรอกไซด์

วิธีการหลักในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์คือการอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายโซเดียมคลอไรด์ในน้ำ ในระหว่างการอิเล็กโทรไลซิสไอออนของไฮโดรเจนจะถูกระบายออกที่แคโทดและในขณะเดียวกันโซเดียมไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออนจะสะสมอยู่ใกล้กับแคโทดนั่นคือ ได้รับโซเดียมไฮดรอกไซด์ คลอรีนถูกปล่อยออกมาที่ขั้วบวก

2NaCl + 2H 2 O \u003d H 2 + Cl 2 + 2NaOH

นอกเหนือจากวิธีอิเล็กโทรไลต์ในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์แล้วบางครั้งก็ยังใช้วิธีเก่า ๆ นั่นคือการต้มสารละลายโซดากับปูนขาว:

คุณสมบัติทางเคมีของโซเดียมไฮดรอกไซด์

โซเดียมไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อสร้างเกลือและน้ำ (ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง):

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O;

2NaOH + H 2 SO 4 \u003d นา 2 SO 4 + H 2 O

สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์จะเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ตัวอย่างเช่นเมื่อเติมสารสีน้ำเงินฟีนอฟทาลีนหรือเมธิลออเรนจ์ลงในสารละลายของด่างนี้สีของมันจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินราสเบอร์รี่และสีเหลืองตามลำดับ

โซเดียมไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยากับสารละลายเกลือ (หากมีโลหะที่สามารถสร้างฐานที่ไม่ละลายน้ำได้) และกรดออกไซด์:

เฟ 2 (SO 4) 3 + 6NaOH \u003d 2Fe (OH) 3 ↓ + 3Na 2 SO 4;

2NaOH + CO 2 \u003d นา 2 CO 3 + H 2 O

การใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์

โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่สำคัญที่สุดของอุตสาหกรรมเคมีหลัก มีการบริโภคในปริมาณมากสำหรับการทำให้ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมบริสุทธิ์ โซเดียมไฮดรอกไซด์ใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำสบู่กระดาษสิ่งทอและอุตสาหกรรมอื่น ๆ รวมถึงการผลิตเส้นใยประดิษฐ์

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่าง 1

งาน

คำนวณมวลของโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่สามารถทำปฏิกิริยากับสารละลายเข้มข้นของกรดไฮโดรคลอริก 300 มล. (ส่วนมวลของ HCl 34% ความหนาแน่น 1.168 กก. / ลิตร)

การตัดสิน

ลองเขียนสมการปฏิกิริยา:

NaOH + HCl \u003d NaCl + H 2 O

ลองหามวลของสารละลายกรดไฮโดรคลอริกรวมทั้งมวลของตัวถูกละลาย HCl ในนั้น:

m วิธีแก้ \u003d V วิธีแก้×ρ;

ม. สารละลาย \u003d 0.3 × 1.168 \u003d 0.3504 กก. \u003d 350.4 ก.

ω \u003d m สารละลาย / m × 100%;

m ตัวถูกละลาย \u003d ω / 100% × m วิธีแก้;

m ตัวถูกละลาย (HCl) \u003d ω (HCl) / สารละลาย 100% × m;

ม. ตัวถูกละลาย (HCl) \u003d 34/100% × 350.4 \u003d 11.91 ก.

คำนวณปริมาณโมลของกรดไฮโดรคลอริก (มวลโมลาร์คือ 36.5 กรัม / โมล):

n (HCl) \u003d ม. (HCl) / M (HCl);

n (HCl) \u003d 11.91 / 36.5 \u003d 0.34 โมล

ตามสมการปฏิกิริยา n (HCl): n (NaOH) \u003d 1: 1 ดังนั้น

n (NaOH) \u003d n (HCl) \u003d 0.34 โมล

จากนั้นมวลของโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ทำปฏิกิริยาจะเท่ากับ (มวลโมลาร์ - 40 กรัม / โมล):

ม. (NaOH) \u003d n (NaOH) x M (NaOH);

ม. (NaOH) \u003d 0.34 × 40 \u003d 13.6g.

ตอบ

มวลของโซเดียมไฮดรอกไซด์คือ 13.6 กรัม

ตัวอย่างที่ 2

งาน

คำนวณมวลของโซเดียมคาร์บอเนตซึ่งจำเป็นเพื่อให้ได้โซเดียมไฮดรอกไซด์โดยปฏิกิริยากับแคลเซียมไฮดรอกไซด์ที่มีน้ำหนัก 3.5 กรัม

การตัดสิน

ให้เราเขียนสมการสำหรับปฏิกิริยาปฏิสัมพันธ์ของโซเดียมคาร์บอเนตกับแคลเซียมไฮดรอกไซด์กับการก่อตัวของโซเดียมไฮดรอกไซด์:

นา 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d CaCO 3 ↓ + 2NaOH

ลองคำนวณปริมาณของสารแคลเซียมไฮดรอกไซด์ (มวลโมลาร์ - 74 กรัม / โมล):

n (Ca (OH) 2) \u003d ม. (Ca (OH) 2) / M (Ca (OH) 2);

n (Ca (OH) 2) \u003d 3.5 / 74 \u003d 0.05 โมล

ตามสมการปฏิกิริยา n (Ca (OH) 2): n (Na 2 CO 3) \u003d 1: 1 จากนั้นจำนวนโมลของโซเดียมคาร์บอเนตจะเท่ากับ:

n (Na 2 CO 3) \u003d n (Ca (OH) 2) \u003d 0.05 โมล

ค้นหามวลของโซเดียมคาร์บอเนต (มวลโมลาร์ - 106 g / mol):

ม. (Na 2 CO 3) \u003d n (Na 2 CO 3) × M (Na 2 CO 3);

ม. (Na 2 CO 3) \u003d 0.05 × 106 \u003d 5.3g.

ตอบ

มวลของโซเดียมคาร์บอเนตคือ 5.3 กรัม

วิธีการทางเคมีในการได้รับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ได้แก่ มะนาวและเฟอร์ริติก

วิธีมะนาว

นา 2 CO 3 + Ca (โอไฮโอ) 2 \u003d 2NaOH + CaCO 3

วิธีเฟอริติก

วิธีเฟอร์ริติกในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์ประกอบด้วยสองขั้นตอน:

นา 2 CO 3 + เฟ 2 เกี่ยวกับ 3 \u003d 2NaFeО 2 + CO 2

2NaFeО 2 + xH 2 О \u003d 2NaOH + Fe 2 O 3 * xH 2 เกี่ยวกับ

วิธีการทางเคมีไฟฟ้าในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์

ได้รับโซเดียมไฮดรอกไซด์ด้วยไฟฟ้า อิเล็กโทรลิซิสของสารละลายเฮไลท์ (แร่ธาตุที่ประกอบด้วยโซเดียมคลอไรด์เป็นหลัก) ด้วยการผลิตไฮโดรเจนคลอไรด์พร้อมกัน กระบวนการนี้สามารถแสดงโดยสูตรสรุป:

2NaCl + 2 ชม 2 O ± 2e - → H 2 + Cl 2 + 2NaOH

7. การทำให้บริสุทธิ์ของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากสารพิษเร่งปฏิกิริยา

การปล่อยก๊าซมีผลเสียอย่างมากต่อสถานการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมในสถานที่ตั้งของสถานประกอบการอุตสาหกรรมเหล่านี้และยังทำให้สภาพการทำงานที่ถูกสุขอนามัยและถูกสุขอนามัยแย่ลง การปล่อยก๊าซในเชิงรุก ได้แก่ ไนโตรเจนออกไซด์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ซัลเฟอร์ไดออกไซด์คาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่น ๆ อีกมากมาย

ตัวอย่างเช่นกรดไนตริกกรดซัลฟิวริกและโรงงานอื่น ๆ ในประเทศของเราปล่อยไนโตรเจนออกไซด์ออกสู่ชั้นบรรยากาศปีละหลายสิบล้านลูกบาศก์เมตรซึ่งเป็นพิษที่รุนแรงและเป็นอันตราย กรดไนตริกหลายพันตันสามารถผลิตได้จากไนโตรเจนออกไซด์เหล่านี้

งานที่สำคัญไม่แพ้กันคือการทำให้ก๊าซบริสุทธิ์จากซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ปริมาณกำมะถันทั้งหมดที่ปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศในประเทศของเราในรูปของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์มีประมาณ 16 ล้านตัน . ในปีพ. จากกำมะถันจำนวนนี้สามารถผลิตกรดซัลฟิวริกได้มากถึง 40 ล้านตัน

กำมะถันจำนวนมากซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในรูปของไฮโดรเจนซัลไฟด์มีอยู่ในแก๊สเตาโค้ก

ก๊าซหุงต้มจากปล่องโรงงานและโรงไฟฟ้าปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศหลายพันล้านลูกบาศก์เมตรต่อปี ก๊าซนี้สามารถใช้ในการผลิตปุ๋ยที่มีคาร์บอนอย่างมีประสิทธิภาพ

ตัวอย่างที่ให้ไว้แสดงให้เห็นว่ามูลค่าทางวัตถุจำนวนมหาศาลที่ถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศด้วยการปล่อยก๊าซ

แต่การปล่อยมลพิษเหล่านี้ก่อให้เกิดความเสียหายที่ร้ายแรงกว่าเนื่องจากเป็นพิษในอากาศในเมืองและในสถานประกอบการก๊าซพิษทำลายพืชพันธุ์มีผลกระทบที่เป็นอันตรายอย่างยิ่งต่อสุขภาพของคนและสัตว์ทำลายโครงสร้างโลหะและอุปกรณ์กัดกร่อน

แม้ว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาผู้ประกอบการอุตสาหกรรมในประเทศไม่ได้ดำเนินการอย่างเต็มประสิทธิภาพ แต่ปัญหาในการต่อสู้กับการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายนั้นรุนแรงมาก และจากสถานการณ์ทางนิเวศวิทยาโดยทั่วไปบนโลกใบนี้จำเป็นต้องใช้มาตรการเร่งด่วนและรุนแรงที่สุดในการทำความสะอาดก๊าซไอเสียจากสิ่งสกปรกที่เป็นอันตราย

สารพิษเร่งปฏิกิริยา

สารพิษจากการสัมผัสสารที่ก่อให้เกิด "พิษ" ของตัวเร่งปฏิกิริยา (ดู. ตัวเร่งปฏิกิริยา) (โดยปกติจะไม่เหมือนกัน) เช่นลดการเร่งปฏิกิริยาหรือหยุดการเร่งปฏิกิริยาโดยสิ้นเชิง พิษของตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันเกิดขึ้นจากการดูดซับพิษหรือผลิตภัณฑ์จากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา พิษสามารถย้อนกลับได้หรือย้อนกลับไม่ได้ ดังนั้นในปฏิกิริยาของการสังเคราะห์แอมโมเนียกับตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กออกซิเจนและสารประกอบของมันพิษ Fe ย้อนกลับได้ ในกรณีนี้เมื่อสัมผัสกับส่วนผสมบริสุทธิ์ของ N 2 + H 2 พื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกปลดปล่อยจากออกซิเจนและพิษจะลดลง กำมะถันเป็นสารประกอบที่ทำให้เกิดพิษ Fe กลับไม่ได้การกระทำของส่วนผสมที่บริสุทธิ์ไม่สามารถคืนค่ากิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยาได้ เพื่อป้องกันการเป็นพิษส่วนผสมของปฏิกิริยาที่จ่ายให้กับตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกทำความสะอาดอย่างทั่วถึง ที่พบมากที่สุดถึง. I. สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะคือสารที่มีออกซิเจน (H 2 O, CO, CO 2), กำมะถัน (H 2 S, CS 2, C 2 H 2 SH ฯลฯ ), Se, Te, N, P, As, Sb, เช่นเดียวกับไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว (C 2 H 4, C 2 H 2) และไอออนของโลหะ (Cu 2+, Sn 2+, Hg 2+, Fe 2+, Co 2+, Ni 2+) ตัวเร่งปฏิกิริยากรดมักถูกวางยาพิษด้วยสิ่งสกปรกพื้นฐานและตัวเร่งปฏิกิริยาพื้นฐาน - ด้วยสิ่งสกปรกที่เป็นกรด

8. การได้รับก๊าซไนตรัส

ไนโตรเจนออกไซด์ที่ปล่อยออกมาหลังจากการฟอกขาวจะถูกควบแน่นในน้ำและคอนเดนเซอร์น้ำเกลือและใช้ในการเตรียมส่วนผสมที่หยาบ เนื่องจากจุดเดือดของ N 2 O 4 คือ 20.6 ° C ที่ความดัน 0.1 MPa ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ก๊าซ NO 2 จึงสามารถควบแน่นได้อย่างสมบูรณ์ (ความดันไออิ่มตัวของ N 2 O 4 ที่ 21.5 ° C เหนือของเหลว N 2 O 4 เท่ากับ 0.098 MPa นั่นคือน้อยกว่าบรรยากาศ) อีกวิธีในการรับไนโตรเจนออกไซด์เหลวคือการควบแน่นภายใต้ความกดดันและที่อุณหภูมิลดลง ถ้าเราจำได้ว่าระหว่างปฏิกิริยาออกซิเดชันสัมผัสของ NH 3 ที่ความดันบรรยากาศความเข้มข้นของไนโตรเจนออกไซด์ไม่เกิน 11% โดยปริมาตรความดันบางส่วนจะเท่ากับ 83.5 มม. ปรอท ความดันของไนโตรเจนออกไซด์ที่อยู่เหนือของเหลว (ความดันไอ) ที่อุณหภูมิการควบแน่น (–10 ° C) คือ 152 มม. ปรอท ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถรับไนโตรเจนเหลวจากก๊าซเหล่านี้ได้โดยไม่ต้องเพิ่มความดันในการควบแน่นดังนั้นการควบแน่นของไนโตรเจนออกไซด์จากก๊าซไนตรัสดังกล่าวที่อุณหภูมิ –10 ° C เริ่มต้นที่ความดัน 0.327 MPa ระดับการควบแน่นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยความดันเพิ่มขึ้นเป็น 1.96 MPa เมื่อความดันเพิ่มขึ้นอีกระดับของการควบแน่นจะเปลี่ยนไปอย่างไม่มีนัยสำคัญ

การแปรรูปก๊าซไนตรัส (เช่นหลังจากการเปลี่ยน NH 3) เป็นไนโตรเจนเหลวออกไซด์จะไม่ได้ผลเนื่องจาก แม้ที่ P \u003d 2.94 MPa ระดับการควบแน่นคือ 68.3%

ภายใต้เงื่อนไขของการควบแน่นของสารบริสุทธิ์ N 2 O 4 การทำความเย็นไม่ควรต่ำกว่า –10 ° C เพราะ ที่ -10.8 ° C N 2 O 4 ตกผลึก การปรากฏตัวของสิ่งสกปรก NO, NO 2, H 2 O ช่วยลดอุณหภูมิการตกผลึก ดังนั้นส่วนผสมที่มีองค์ประกอบ N 2 O 4 + 5% N 2 O 3 จะตกผลึกที่ –15.8 ° C

ไนโตรเจนเหลวออกไซด์ที่ได้จะถูกเก็บไว้ในถังเหล็ก

9. การได้รับ superphosphate ง่ายและสองเท่า

"Superphosphate" เป็นส่วนผสมของ Ca (H 2 PO 4) 2 * H 2 O และ CaSO 4 ปุ๋ยฟอสฟอรัสแร่ธาตุที่พบมากที่สุด ฟอสฟอรัสใน superphosphate ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของโมโนแคลเซียมฟอสเฟตและกรดฟอสฟอริกอิสระ ปุ๋ยประกอบด้วยยิปซั่มและสิ่งสกปรกอื่น ๆ (เหล็กและอลูมิเนียมฟอสเฟตซิลิกาสารประกอบฟลูออรีน ฯลฯ ) superphosphate อย่างง่ายนั้นได้มาจากฟอสฟอร์ไรท์โดยการรักษาด้วยกรดซัลฟิวริกตามปฏิกิริยา:

Ca 3 (RO 4 ) 2 + 2 ชม 2 ดังนั้น 4 = Ca(H 2 PO 4 ) 2 + 2CaSO 4 .

superphosphate อย่างง่าย - ผงสีเทาเกือบไม่เป็นก้อนกระจายตัวได้ปานกลาง ในปุ๋ย 14-19.5% ดูดซึมโดยพืช P 2 O 5. สาระสำคัญของการผลิต superphosphate อย่างง่ายคือการเปลี่ยนรูปของ fluorapatite ตามธรรมชาติซึ่งไม่ละลายในน้ำและสารละลายในดินให้เป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้โดยส่วนใหญ่เป็น monocalcium phosphate Ca (H 2 PO 4) 2. กระบวนการสลายตัวสามารถแสดงโดยสมการสรุปดังต่อไปนี้:

2Ca 5 F (PO 4) 3 + 7H 2 SO 4 + 3H 2 O \u003d 3Ca (H 2 PO 4) 2 * H 2 O] + 7 + 2HF; (1) ΔН \u003d - 227.4 กิโลจูล

ในทางปฏิบัติในการผลิต superphosphate อย่างง่ายการสลายตัวจะเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ในระยะแรกอะพาไทต์ประมาณ 70% ทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริก สิ่งนี้ก่อให้เกิดกรดฟอสฟอริกและแคลเซียมซัลเฟตเฮมิไฮเดรต:

Ca 5 F (PO 4) 3 + 5H 2 SO 4 + 2.5H 2 O \u003d 5 (CaSO 4 * 0.5H 2 O) + 3H3PO 4 + HF (2)

แผนภาพการทำงานของการเตรียม superphosphate อย่างง่ายแสดงในรูปที่ กระบวนการหลักเกิดขึ้นในสามขั้นตอนแรก: การผสมวัตถุดิบการก่อตัวและการแข็งตัวของเยื่อซุปเปอร์ฟอสเฟตการสุกของซุปเปอร์ฟอสเฟตในคลังสินค้า

รูปที่. แผนภาพหน้าที่ของการผลิต superphosphate อย่างง่าย

เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงขึ้น superphosphate หลังจากการทำให้สุกจะต้องถูกทำให้เป็นกลางด้วยสารเติมแต่งที่เป็นของแข็ง (หินปูนหินฟอสเฟต ฯลฯ ) และเป็นเม็ด

ซูเปอร์ฟอสเฟตสองเท่า - ปุ๋ยฟอสฟอรัสเข้มข้น ส่วนประกอบหลักที่มีฟอสฟอรัสคือแคลเซียมไดไฮโดรเจนออร์โธฟอสเฟตโมโนไฮเดรต Ca (H 2 PO 4) 2 H 2 O โดยปกติแล้วยังมีแคลเซียมและแมกนีเซียมฟอสเฟตอื่น ๆ เมื่อเทียบกับฟอสเฟตธรรมดาไม่มีบัลลาสต์ - CaSO 4 ข้อได้เปรียบหลักของ double superphosphate คือบัลลาสต์ในปริมาณเล็กน้อยซึ่งช่วยลดต้นทุนการขนส่งลดต้นทุนการจัดเก็บบรรจุภัณฑ์

ซูเปอร์ฟอสเฟตคู่เกิดจากการกระทำของกรดซัลฟิวริก H 2 SO 4 บนฟอสเฟตตามธรรมชาติ ในรัสเซียส่วนใหญ่ใช้วิธีการแบบอินไลน์คือการย่อยสลายวัตถุดิบตามด้วยการแกรนูลและการทำให้แห้งของเยื่อที่ได้ในเครื่องบดย่อยแบบดรัม ซูเปอร์ฟอสเฟตคู่เชิงพาณิชย์จากพื้นผิวถูกทำให้เป็นกลางด้วยชอล์กหรือ NH 3 เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์มาตรฐาน superphosphate สองเท่าจำนวนหนึ่งผลิตโดยวิธีแชมเบอร์ ส่วนประกอบที่มีฟอสฟอรัสนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับใน superphosphate ธรรมดา แต่มีปริมาณมากกว่าและปริมาณ CaSO 4 คือ 3-5% เมื่อถูกความร้อนสูงกว่า 135-140 ° C doublephosphate สองชั้นจะเริ่มสลายตัวและละลายในน้ำที่ตกผลึกหลังจากที่ทำความเย็นมันจะมีรูพรุนและเปราะ ที่อุณหภูมิ 280-320 ° C ออร์โธฟอสเฟตเปลี่ยนเป็นเมตา - ไพโร - และโพลีฟอสเฟตซึ่งอยู่ในรูปแบบที่ดูดซึมและละลายได้บางส่วน มันละลายที่ 980 ° C โดยเปลี่ยนรูปหลังจากทำความเย็นเป็นผลิตภัณฑ์คล้ายแก้วซึ่ง 60-70% ของเมตาฟอสเฟตละลายน้ำได้ในซิเตรต Double Superphosphate ประกอบด้วย 43-49% ของฟอสฟอรัสฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ (ฟอสฟอรัสเพนท็อกไซด์) Р 2 О 5 (ละลายในน้ำ 37-43%, กรดฟอสฟอริกฟรี 3.5-6.5% Н 3 РО 4 (2.5-4.6% ร 2 ต 5):

Ca 3 (PO 4) 2 + 2H 2 SO 4 \u003d Ca (H 2 PO 4) 2 + 2CaSO 4

นอกจากนี้ยังมีวิธีการย่อยสลายวัตถุดิบที่มีฟอสฟอรัสด้วยกรดฟอสฟอริก:

Ca 5 (PO 4) 3 F + 7H 3 PO 4 \u003d 5Ca (H 2 PO 4) 2 + HF

แผนภาพบล็อกของกระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิต superphosphate สองเท่า: 1 - การผสมฟอสฟอรัสบดและกรดฟอสฟอริก 2 - การสลายตัวของฟอสฟอรัสระยะที่ 1; 3 - การสลายตัวของฟอสฟอไรต์ขั้นที่ II; 4 - แกรนูลเยื่อ; 5 - การทำให้บริสุทธิ์ของก๊าซที่มีฟอสฟอรัสจากฝุ่น 6 - การทำให้เม็ดเยื่อแห้ง 7 - รับก๊าซไอเสีย (ในเตาเผา); 8 - การคัดกรองผลิตภัณฑ์แห้ง 9 - การบดเศษส่วนหยาบ 10 - การแยกเศษส่วนขนาดเล็กและขนาดกลาง (วางตลาด) บนหน้าจอที่สอง 11 - การผสมเศษหยาบและละเอียด 12 - การทำให้เป็นแอมโมเนียม (การทำให้เป็นกลาง) ของกรดฟอสฟอริกที่เหลือ 13 - การทำให้บริสุทธิ์ของก๊าซที่มีแอมโมเนียและฝุ่น 14 - การระบายความร้อนของเศษส่วนเชิงพาณิชย์ที่เป็นกลางของ superphosphate สองเท่า

10. การผลิตกรดออร์โธฟอสฟอริกสกัด

การรับกรดฟอสฟอริกสกัด

ทันทีก่อนได้รับ EPA ฟอสฟอรัสจะได้รับโดยใช้เทคโนโลยีพิเศษ

รูปที่ 1. รูปแบบการผลิตฟอสฟอรัส: 1 - ถังวัตถุดิบ 2 - เครื่องผสม; 3 - ตัวป้อนแหวน; 4 - ถังชาร์จ; 5 - เตาไฟฟ้า 6 - ทัพพีตะกรัน; 7 - ทัพพีสำหรับเฟอร์โรฟอสฟอรัส; 8 - เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิต; 5 - ตัวเก็บประจุ; 10 - คอลเลกชันของฟอสฟอรัสเหลว 11 - บ่อ

วิธีการสกัด (อนุญาตให้ผลิตกรดฟอสฟอริกที่บริสุทธิ์ที่สุด) รวมถึงขั้นตอนหลัก: การเผาไหม้ (ออกซิเดชั่น) ของธาตุฟอสฟอรัสในอากาศส่วนเกินการให้น้ำและการดูดซึมของ P4O10 ที่เป็นผลการควบแน่นของกรดฟอสฟอริกและการจับหมอกจากเฟสก๊าซ มีสองวิธีในการรับ P4O10: ออกซิเดชันของไอ P (ไม่ค่อยใช้ในอุตสาหกรรม) และการเกิดออกซิเดชันของของเหลว P ในรูปของหยดหรือฟิล์ม สถานะออกซิเดชันของ P ภายใต้สภาวะอุตสาหกรรมถูกกำหนดโดยอุณหภูมิในโซนออกซิเดชั่นการแพร่กระจายของส่วนประกอบและปัจจัยอื่น ๆ ขั้นตอนที่สองของการได้รับกรดฟอสฟอริกความร้อน - ไฮเดรชั่นของ P4O10 - จะดำเนินการโดยการดูดซึมโดยกรด (น้ำ) หรือโดยการทำงานร่วมกันของไอระเหยของ P4O10 กับไอน้ำ การให้ความชุ่มชื้น (P4O10 + 6H2O4H3PO4) ดำเนินไปในขั้นตอนของการสร้างกรดโพลีฟอสฟอรัส องค์ประกอบและความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ที่ได้นั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดันบางส่วนของไอน้ำ

ทุกขั้นตอนของกระบวนการรวมอยู่ในอุปกรณ์เดียวยกเว้นการจับหมอกซึ่งจะดำเนินการในอุปกรณ์แยกต่างหากเสมอ ในอุตสาหกรรมมักใช้วงจรของอุปกรณ์พื้นฐานสองหรือสามชิ้น ขึ้นอยู่กับหลักการของการระบายความร้อนด้วยแก๊สมีสามวิธีในการผลิตกรดฟอสฟอริกเชิงความร้อน: ระเหย, หมุนเวียน - ระเหย, แลกเปลี่ยนความร้อน - ระเหย

ระบบการระเหยที่อาศัยการกำจัดความร้อนโดยการระเหยของน้ำหรือกรดฟอสฟอริกเจือจางเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการออกแบบฮาร์ดแวร์ อย่างไรก็ตามเนื่องจากก๊าซเสียมีปริมาณค่อนข้างมากจึงแนะนำให้ใช้ระบบดังกล่าวเฉพาะในการติดตั้งความจุขนาดเล็กเท่านั้น

ระบบการไหลเวียนของการระเหยช่วยให้การรวมขั้นตอนของการเผาไหม้ของ P, การทำความเย็นของเฟสก๊าซด้วยการหมุนเวียนของกรดและไฮเดรชั่นของ P4O10 ในเครื่องเดียว ข้อเสียของโครงการนี้คือต้องทำให้กรดในปริมาณมากเย็นลง ระบบแลกเปลี่ยนความร้อนและการระเหยรวมสองวิธีในการกำจัดความร้อน: ผ่านผนังของอาคารเผาไหม้และอาคารทำความเย็นเช่นเดียวกับการระเหยของน้ำจากเฟสก๊าซ ข้อได้เปรียบที่สำคัญของระบบคือการไม่มีลูปการไหลเวียนของกรดพร้อมอุปกรณ์สูบน้ำและเครื่องทำความเย็น

ที่องค์กรในประเทศมีการใช้รูปแบบเทคโนโลยีที่มีวิธีการระบายความร้อนแบบหมุนเวียน (ระบบสองหอ) คุณสมบัติที่โดดเด่นของโครงการ: การปรากฏตัวของหอเพิ่มเติมสำหรับการทำความเย็นก๊าซการใช้แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีประสิทธิภาพในวงจรการไหลเวียน; การใช้หัวฉีดประสิทธิภาพสูงสำหรับการเผาไหม้ของ P ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าการทำให้เป็นละอองของเจ็ทของเหลว P ที่กระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกันและการเผาไหม้ที่สมบูรณ์โดยไม่มีการก่อตัวของออกไซด์ที่ต่ำกว่า

แผนภาพผังกระบวนการของการติดตั้งที่มีกำลังการผลิต 60,000 ตันต่อปีของ H3PO4 100% แสดงในรูปที่ 2. ฟอสฟอรัสเหลืองหลอมเหลวถูกพ่นด้วยอากาศร้อนที่ความดันสูงถึง 700 kPa ผ่านหัวฉีดในหอเผาไหม้โดยพ่นด้วยกรดไหลเวียน กรดที่ถูกทำให้ร้อนในหอคอยนั้นถูกทำให้เย็นลงโดยการไหลเวียนของน้ำในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น กรดผลิตผลที่มี 73-75% H3PO4 จะถูกลบออกจากวงจรหมุนเวียนไปยังคลังสินค้า นอกจากนี้การระบายความร้อนของก๊าซจากหอเผาไหม้และการดูดซับของกรดจะดำเนินการในหอระบายความร้อน (ไฮเดรชั่น) ซึ่งช่วยลดการเกิด Afterbirth, ภาระอุณหภูมิบนเครื่องดักจับไฟฟ้าสถิตและส่งเสริมการทำความสะอาดก๊าซอย่างมีประสิทธิภาพ การกำจัดความร้อนในหอไฮเดรชั่นทำได้โดยการหมุนเวียน 50% H3PO4 ที่ระบายความร้อนด้วยแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน ก๊าซจากหอไฮเดรชั่นหลังจากทำความสะอาดจากหมอก H3PO4 ในแผ่นตกตะกอนไฟฟ้าสถิตจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ สำหรับ 1 ตันของ 100% H3PO4 320 กิโลกรัมของ P. ถูกบริโภค

รูปที่. 2. โครงการหมุนเวียนสองหอสำหรับการผลิตการสกัด H3PO4: 1 - ตัวเก็บน้ำเปรี้ยว; 2 - ที่เก็บฟอสฟอรัส 3.9 - ตัวสะสมการไหลเวียน; 4.10 - ปั๊มจุ่ม 5.11 - แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน 6 - หอเผาไหม้; 7 - หัวฉีดฟอสฟอริก 8 - หอไฮเดรชั่น; 12 - เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิต; 13 - แฟน

11. ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์เป็นซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ ติดต่อ

Sulfuric anhydride ผลิตโดยการออกซิเดชั่นของซัลเฟอร์ไดออกไซด์กับออกซิเจนในบรรยากาศ:

2SO2 + O2 ↔ 2SO3

นี่คือปฏิกิริยาที่ย้อนกลับได้

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าเหล็กออกไซด์วาเนเดียมเพ็นออกไซด์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งแพลทินัมที่ถูกแบ่งออกเป็นพิเศษจะเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ให้เป็นซัลเฟอร์ สารเหล่านี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ตัวอย่างเช่นที่ 400 ° C ต่อหน้าแร่ใยหิน platinized (เช่นแร่ใยหินบนพื้นผิวที่แพลตตินัมบดละเอียดถูกนำไปใช้อย่างละเอียด) เกือบ 100% ของซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนในบรรยากาศ ที่อุณหภูมิสูงขึ้นผลผลิตของซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์จะลดลงเนื่องจากปฏิกิริยาย้อนกลับถูกเร่ง - ปฏิกิริยาการสลายตัวของซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์เป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์และออกซิเจน ที่ 1,000 ° C ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์จะสลายตัวเกือบทั้งหมดเป็นวัสดุเริ่มต้น ดังนั้นเงื่อนไขหลักสำหรับการดำเนินการสังเคราะห์ซัลฟูริกแอนไฮไดรด์คือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาและให้ความร้อนกับอุณหภูมิที่แน่นอนไม่สูงเกินไป

การสังเคราะห์ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ยังต้องปฏิบัติตามเงื่อนไขอีกสองประการ ได้แก่ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ต้องทำความสะอาดสิ่งสกปรกที่ยับยั้งการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยา ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และอากาศจะต้องถูกทำให้แห้งเนื่องจากความชื้นจะลดผลผลิตของซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์

บทนำ .

ปัจจุบันโซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโซดาไฟ (NaOH) คลอรีนกรดไฮโดรคลอริก HCl และไฮโดรเจนถูกผลิตในอุตสาหกรรมโดยการอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายโซเดียมคลอไรด์

โซดาไฟหรือโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นด่างเข้มข้นที่เรียกว่าโซดาไฟในชีวิตประจำวันใช้ในการทำสบู่ในการผลิตอลูมินาซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางสำหรับการผลิตอลูมิเนียมโลหะในอุตสาหกรรมสีและสารเคลือบเงาอุตสาหกรรมการกลั่นน้ำมันในการผลิตผ้าไหมเทียมในอุตสาหกรรมสังเคราะห์สารอินทรีย์และภาคส่วนอื่น ๆ ของเศรษฐกิจของประเทศ

เมื่อทำงานกับคลอรีนไฮโดรเจนคลอไรด์กรดไฮโดรคลอริกและโซดาไฟจำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยอย่างเคร่งครัดการสูดดมคลอรีนทำให้เกิดอาการไอและหายใจไม่ออกการอักเสบของเยื่อเมือกของระบบทางเดินหายใจอาการบวมน้ำที่ปอด

แม้ว่าจะมีความสำคัญเพียงเล็กน้อยในอากาศก็ตามไฮโดรเจนคลอไรด์ทำให้เกิดการระคายเคืองในจมูกและลำคอรู้สึกเสียวซ่าที่หน้าอกเสียงแหบและการสำลัก ในพิษเรื้อรังที่มีความเข้มข้นน้อยฟันจะได้รับผลกระทบโดยเฉพาะเคลือบฟันซึ่งถูกทำลายอย่างรวดเร็ว

พิษของกรดไฮโดรคลอริกมีความคล้ายคลึงกันมาก จากพิษจากคลอรีน

วิธีการทางเคมีในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์

วิธีการทางเคมีในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์ ได้แก่ ปูนขาวและเฟอริติก

วิธีการทำแคลเซียมในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์ประกอบด้วยปฏิกิริยาระหว่างสารละลายโซดากับนมมะนาวที่อุณหภูมิประมาณ 80 ° C กระบวนการนี้เรียกว่าการกัดกร่อน อธิบายโดยปฏิกิริยา

นา 2 C0 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaC0 3 (1)

สารละลายตะกอน

ตามปฏิกิริยา (1) จะได้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และแคลเซียมคาร์บอเนตตกตะกอน แคลเซียมคาร์บอเนตถูกแยกออกจากสารละลายซึ่งระเหยไปเป็นผลิตภัณฑ์หลอมเหลวที่มี NaOH ประมาณ 92% NaOH ที่หลอมเหลวจะถูกเทลงในถังเหล็กซึ่งทำให้แข็งตัว

วิธีการเฟอร์ริติกอธิบายโดยสองปฏิกิริยา:

นา 2 C0 3 + เฟ 2 0 3 \u003d นา 2 0 เฟ 2 0 3 + C0 2 (2)

โซเดียมเฟอร์ไรต์

นา 2 0 Fe 2 0 3 -f H 2 0 \u003d 2 NaOH + Fe 2 O 3 (3)

สารละลายตะกอน

ปฏิกิริยา (2) แสดงกระบวนการเผาโซดาแอชด้วยเหล็กออกไซด์ที่อุณหภูมิ 1100-1200 ° C ในกรณีนี้จะเกิดการเผา - โซเดียมเฟอร์ไรต์และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา ถัดไปเค้กจะถูกบำบัด (ชะล้าง) ด้วยน้ำตามปฏิกิริยา (3); ได้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และการตกตะกอนของ Fe 2 O 3 ซึ่งหลังจากแยกออกจากสารละลายแล้วจะถูกส่งกลับไปยังกระบวนการ สารละลายประกอบด้วย NaOH ประมาณ 400 กรัม / ลิตร ระเหยเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มี NaOH ประมาณ 92%

วิธีการทางเคมีในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์มีข้อเสียที่สำคัญ: มีการใช้เชื้อเพลิงเป็นจำนวนมากโซดาไฟที่เกิดขึ้นจะปนเปื้อนสิ่งสกปรกการบำรุงรักษาอุปกรณ์นั้นลำบาก ฯลฯ ในปัจจุบันวิธีการเหล่านี้ถูกแทนที่เกือบทั้งหมดด้วยวิธีการผลิตทางเคมีไฟฟ้า

แนวคิดของการแยกด้วยกระแสไฟฟ้าและกระบวนการทางเคมีไฟฟ้า

กระบวนการทางเคมีไฟฟ้าเป็นกระบวนการทางเคมีที่เกิดขึ้นในสารละลายในน้ำหรือละลายภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้าคงที่

สารละลายและเกลือหลอมเหลวสารละลายของกรดและด่างที่เรียกว่าอิเล็กโทรไลต์หมายถึงตัวนำชนิดที่สองซึ่งการถ่ายเทกระแสไฟฟ้าดำเนินการโดยไอออน (ในตัวนำชนิดแรกเช่นโลหะกระแสไฟฟ้าจะถูกอิเลคตรอน) เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านอิเล็กโทรไลต์จะมีการปลดปล่อยไอออนที่ขั้วไฟฟ้าและสารที่เกี่ยวข้องจะถูกปล่อยออกมา กระบวนการนี้เรียกว่าอิเล็กโทรลิซิส อุปกรณ์ที่ทำอิเล็กโทรไลซิสเรียกว่าอิเล็กโทรไลเซอร์หรืออิเล็กโทรไลติค

อิเล็กโทรลิซิสใช้เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ทางเคมีจำนวนมากเช่นคลอรีนไฮโดรเจนออกซิเจนอัลคาลิส ฯลฯ ควรสังเกตว่าโดยการอิเล็กโทรลิซิสจะได้ผลิตภัณฑ์เคมีที่มีความบริสุทธิ์สูงในบางกรณีไม่สามารถบรรลุได้ด้วยวิธีการทางเคมีในการผลิต

ข้อเสียของกระบวนการไฟฟ้าเคมี ได้แก่ การใช้พลังงานสูงในระหว่างการอิเล็กโทรไลซิสซึ่งจะเพิ่มต้นทุนของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น ในเรื่องนี้แนะนำให้ใช้กระบวนการไฟฟ้าเคมีโดยใช้พลังงานไฟฟ้าราคาถูกเท่านั้น

วัตถุดิบในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์.

สำหรับการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์คลอรีนไฮโดรเจนจะใช้สารละลายเกลือแกงซึ่งต้องผ่านกระบวนการอิเล็กโทรลิซิสเกลือแกงพบได้ในธรรมชาติในรูปของเกลือสินเธาว์ใต้ดินในน้ำของทะเลสาบและทะเลและในรูปของน้ำเกลือหรือสารละลายธรรมชาติ เกลือสินเธาว์ตั้งอยู่ใน Donbass, Urals, Siberia, Transcaucasia และภูมิภาคอื่น ๆ ทะเลสาบบางแห่งในประเทศของเรายังอุดมไปด้วยเกลือ

ในฤดูร้อนน้ำจะระเหยออกจากพื้นผิวของทะเลสาบและเกลือที่ตกในรูปของผลึก เกลือนี้เรียกว่าการตกตะกอนในตัวเอง น้ำทะเลมีโซเดียมคลอไรด์มากถึง 35 กรัม / ลิตร ในสถานที่ที่มีสภาพอากาศร้อนซึ่งมีการระเหยของน้ำอย่างเข้มข้นสารละลายโซเดียมคลอไรด์เข้มข้นจะเกิดขึ้นจากการตกผลึก ในบาดาลของโลกในชั้นของเกลือน้ำใต้ดินจะไหลซึ่งละลาย NaCl และสร้างน้ำเกลือใต้ดินที่ไหลผ่านหลุมเจาะสู่พื้นผิว

สารละลายเกลือโดยไม่คำนึงถึงวิธีการได้มานั้นประกอบด้วยแคลเซียมและเกลือแมกนีเซียมและก่อนที่จะถูกส่งไปยังแผนกอิเล็กโทรไลซิสจะถูกชำระให้บริสุทธิ์จากเกลือเหล่านี้ การทำความสะอาดเป็นสิ่งที่จำเป็นเนื่องจากแคลเซียมและแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ที่ละลายน้ำได้ไม่ดีสามารถก่อตัวขึ้นในระหว่างการอิเล็กโทรลิซิสซึ่งขัดขวางกระบวนการอิเล็กโทร

ทำความสะอาดน้ำเกลือด้วยสารละลายโซดาและนมมะนาว นอกเหนือจากการทำความสะอาดด้วยสารเคมีแล้วสารละลายยังได้รับการปลดปล่อยจากสิ่งสกปรกเชิงกลโดยการตกตะกอนและกรอง

การอิเล็กโทรลิซิสของสารละลายโซเดียมคลอไรด์จะดำเนินการในห้องอาบน้ำที่มีแคโทดเหล็ก (เหล็กกล้า) แข็งและไดอะแฟรมและในอ่างที่มีแคโทดปรอทเหลว ไม่ว่าในกรณีใดอิเล็กโทรไลเซอร์อุตสาหกรรมที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ของโรงงานคลอรีนขนาดใหญ่ที่ทันสมัยจะต้องมีผลผลิตสูงการออกแบบที่เรียบง่ายกะทัดรัดใช้งานได้อย่างน่าเชื่อถือและมั่นคง

กระแสไฟฟ้าของสารละลายโซเดียมคลอไรด์ในห้องอาบน้ำที่มีแคโทดเหล็กและขั้วบวกกราไฟท์ .

ทำให้สามารถรับโซเดียมไฮดรอกไซด์คลอรีนและไฮโดรเจนในเครื่องเดียว (อิเล็กโทรไลเซอร์) เมื่อกระแสไฟฟ้าตรงผ่านสารละลายโซเดียมคลอไรด์จะสามารถคาดการณ์วิวัฒนาการของคลอรีนได้:

2CI - - 2eÞ C1 2 (a)

เช่นเดียวกับออกซิเจน:

20 ชม. - - 2eÞ 1 / 2О 2 + Н 2 О (ข)

H 2 0-2eÞ1 / 2О 2 + 2H +

ความเป็นไปได้ของอิเล็กโทรดปกติของการคายประจุ OH - - คือ + 0.41 ใน,และศักย์ไฟฟ้าปกติของการคายประจุคลอรีนไอออนคือ + 1.36 ใน.ในสารละลายโซเดียมคลอไรด์อิ่มตัวเป็นกลางความเข้มข้นของไฮดรอกซิลไอออนมีค่าประมาณ 1 · 10 - 7 g-eq / ล.ที่อุณหภูมิ 25 ° C ศักยภาพสมดุลของการปลดปล่อยไฮดรอกซิลไอออนจะเป็น

ศักยภาพสมดุลของการปลดปล่อยคลอรีนไอออนที่ความเข้มข้น NaCl ในสารละลาย 4.6 g-eq / ลมีค่าเท่ากัน

ดังนั้นควรปล่อยออกซิเจนก่อนที่ขั้วบวกแรงดันไฟฟ้าต่ำ

อย่างไรก็ตามในแอโนดแกรไฟต์แรงดันไฟฟ้าเกินของออกซิเจนจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าเกินของคลอรีนมากดังนั้นพวกมันจะปล่อยไอออน C1 เป็นหลักโดยมีการปลดปล่อยคลอรีนที่เป็นก๊าซตามปฏิกิริยา (a)

การเปิดตัวของคลอรีนจะอำนวยความสะดวกด้วยการเพิ่มความเข้มข้นของ NaCl ในการแก้ปัญหาเนื่องจากการลดลงของมูลค่าของศักยภาพที่สมดุล นี่เป็นสาเหตุหนึ่งของการใช้อิเล็กโทรลิซิสของสารละลายโซเดียมคลอไรด์เข้มข้นที่มี 310-315 g / l

ที่แคโทดในสารละลายอัลคาไลน์การปลดปล่อยโมเลกุลของน้ำจะเกิดขึ้นตามสมการ

H 2 0 + e \u003d H + OH - (ค)

อะตอมของไฮโดรเจนหลังจากการรวมตัวกันใหม่จะถูกปล่อยออกมาในรูปของไฮโดรเจนโมเลกุล

2H Þ H 2 (ก.)

การปลดปล่อยโซเดียมไอออนจากสารละลายในน้ำบนแคโทดที่เป็นของแข็งเป็นไปไม่ได้เนื่องจากมีศักยภาพในการคายประจุสูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับไฮโดรเจน ดังนั้นไฮดรอกไซด์ไอออนที่เหลืออยู่ในสารละลายจึงรวมตัวกันเป็นสารละลายด่างที่มีโซเดียมไอออน

กระบวนการสลายตัวของ NaCl สามารถแสดงออกด้วยวิธีนี้โดยปฏิกิริยาต่อไปนี้:

นั่นคือคลอรีนเกิดขึ้นที่ขั้วบวกและไฮโดรเจนและโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่แคโทด

ในระหว่างกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสพร้อมกับกระบวนการที่อธิบายหลักกระบวนการข้างเคียงสามารถเกิดขึ้นได้ซึ่งหนึ่งในนั้นถูกอธิบายโดยสมการ (b) นอกจากนี้คลอรีนที่ปล่อยออกมาที่ขั้วบวกบางส่วนจะละลายในอิเล็กโทรไลต์และไฮโดรไลซ์ตามปฏิกิริยา

ในกรณีของการแพร่กระจายของอัลคาไล (OH - ไอออน) ไปยังขั้วบวกหรือการกระจัดของผลิตภัณฑ์แคโทดและแอโนดกรดไฮโปคลอรัสและไฮโดรคลอริกจะถูกทำให้เป็นกลางด้วยอัลคาไลเพื่อสร้างไฮโปคลอไรท์และโซเดียมคลอไรด์:

HOC1 + NaOH \u003d NaOCl + H 2 0

HC1 + NaOH \u003d NaCl + H 2 0

ClO - ไอออนที่ขั้วบวกสามารถออกซิไดซ์เป็น ClO 3 - ได้ง่าย ดังนั้นเนื่องจากกระบวนการข้างเคียงระหว่างอิเล็กโทรลิซิสจะเกิดไฮโปคลอไรท์โซเดียมคลอไรด์และคลอเรตซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพในปัจจุบันและประสิทธิภาพการใช้พลังงานลดลง ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างการปล่อยออกซิเจนที่ขั้วบวกจะอำนวยความสะดวกซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพการอิเล็กโทรลิซิสเสื่อมลงด้วย

เพื่อลดการเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงจำเป็นต้องสร้างเงื่อนไขที่ป้องกันการผสมของแคโทดและผลิตภัณฑ์แอโนด เหล่านี้รวมถึงการแยกพื้นที่แคโทดและขั้วบวกด้วยไดอะแฟรมและการกรองของอิเล็กโทรไลผ่านไดอะแฟรมในทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนไหวของ OH - ไอออนไปทางขั้วบวก ไดอะแฟรมดังกล่าวเรียกว่าไดอะแฟรมตัวกรองและทำจากแร่ใยหิน