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НазваChlor-Alkali-Elektrolyse (реферат)
Авторdimich
РозділІноземна мова, реферати англійською, німецькою
ФорматWord Doc
Тип документуРеферат
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Реферат на тему:

 

Chlor-Alkali-Elektrolyse

 

Allgemein

 

Elektrolyse (Zerlegung durch elektrische Energie) waessriger Loesungen

von Kochsalz dient zur Technischen Gewinnung von Chlor, Natronlauge und

Wasserstoff.

 

Normalpotentiale von Natrium (-2,7V), Wasserstoff (-0,4V), Chlor (+1,4V)

und Sauerstoff (+0,8V) bei Natriumchloridloesung von c=1mol/l

 

Abscheidungspotential fuer Wasserstoff geringer als fuer Natrium und

Sauerstoff geringer als Chlor

 

An dem (-)-Pol gasfoermiger Wasserstoff (Protonen durch

Elektronenaufnahme zu Wasserstoff reduziert); an dem (+)-Pol Sauerstoff

(durch Oxidation aus Hydroxidionen unter Bildung von Wasser)

 

anstatt Sauerstoff sollte sich jedoch Chlor an der Anode ablagern

 

durch Elektrodenmaterial hohe Ueberspannung bei Sauerstoff und geringe

bei Chlor

 

Abscheidungspotential von Sauerstoff groesser als von Chlor, dabei wird

Graphit als (+)-Pol und billiges Eisen als (-)-Pol verwendet

 

Am (+)-Pol wird Chlorid zu Chlor oxidiert und am (-)-Pol Protonen zu

Wasserstoff reduziert

 

Loesung mit unentladenen Natrium- und Hydroxidionen

 

Gefahr: Vermischen von Chlor mit Wasserstoff => Chlorknallgasexplosion

 

Verhinderung: Raum des (-)-Pols vom Raum des (+)-Pols durch ein

Diaphragma-/Amalgamverfahren trennen, dafuer muss der Ausgangsstoff

Natriumchlorid sorgfaeltig von Magnesium und Calcium gereinigt werden

(diese bilden sonst schwerloesliche Hydroxide, die das Diaphragma oder

den Amalgamzersetzer verstopfen), ausserdem muss Sulfat sorgfaeltig

entfernt werden, weil diese die Sauerstoff-Ueberspannung am (+)-Pol

herabsetzt und dieser dort Hydroxidionen frei setzt und mit dem Graphit

des (+)-Pols gasfoermiges Kohlendioxid bildet => Verschluss des (+)-Pols

 

Amalgam-Verfahren (Quecksilber-Verfahren):

 

 

(-)-Pol Reduktion

 

2Na + 2e ( 2Na (mit Hg ( NaHg)

 

Folgeraktion: 2Na + 2H O( 2Na + 2OH +H (+)-Pol Oxidation

 

2Cl ( Cl +2e

 

Redoxreaktion: 2Na + 2Cl +2H O ( 2Na + 2OH +2H +2Cl

 

Moderne Grossanlagen haben Zellengroessen von ca. 35m?, Stromstaerken

bis zu 450000A und Stromdichten von 10-15kA/m? (bis zu 65 Zellen

erforderlich).

 

Die Elektrolyse findet bei 70°C in Stahlwannen statt.

 

Vorteile: Natronlauge wird getrennt von Natriumchloridloesung erzeugt.

 

sehr reine und hoch konzentrierte Lauge

 

Nachteile: Quecksilber und Quecksilberverbindungen werden zwangslaeufig

bei dem Abfluss aus der Amalgamerzeugungszelle mitgefuehrt. Weil diese

sehr giftig sind und ein Umweltrisiko darstellen, werden sie unter hohem

Kostenaufwand aus den Elektrolytabwaessern entfernt. Aufwaendige

Reinigungsmassnahmen der Elektrolyseanlagen

 

Das Amalgamverfahren verliert immer mehr an Bedeutung.

 

Diaphragma-Verfahren:

 

 

(-)-Pol Reduktion

 

2H O ( 2H + 2OH

 

2H +2e ( H (+)-Pol Oxidation

 

2NaCl ( 2Na +2Cl

 

2Cl ( Cl +2e

 

2H O + 2e ( 2OH + H 2NaCl ( 2Na + Cl +2e

 

Redoxreaktion: 2NaCl + 2H O ( 2NaOH + Cl + H

 

 

 

Moderne Diaphragmazellen haben Stromstaerken von bis zu 150000A und

Stromdichten von 2,0-2,74kA/m?, bei denen eine Zellspannung von 3,0-4,5V

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