Công nghệ điện hóa

Những quá trình hóa học xảy ra dưới tác dụng của dòng điện một chiềulà quá trình điện hóa .Dòng điện một chiều đi qua dung dịch điện li tạo nênhiện tượng điện phân phân hủy các chất điện li và tạo ở các điện cực nhữngchất mới.Bộ thiết bị chủ yếu của quá trình điện phân :
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ điện hóaBÀI 10: CÔNG NGHỆ ĐIỆN HÓA***** I. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN HÓA 1. Những khái niệm cơ bản 2. Những ứng dụng thực tế của quá trình điện phân II. CÔNG NGHỆ ĐIỆN PHÂN ĐIỀU CHẾ XÚT - CLO A. Phương pháp catôt - rắn 1. Muối và điều chế nước muối 2. Điện phân 3. Thùng điện phân 4. Lưu trình công nghệ điện phân B. Cô đặc xút và điều chế xút rắn 1. Cô đặc xút 2. Sản xuất NaOH tinh thể C. Hóa lỏng clo I - Ðại cương về công nghệ điện hóa: 1 - Những khái niệm cơ bản : Những quá trình hóa học xảy ra dưới tác dụng của dòng điện một chiềulà quá trình điện hóa .Dòng điện một chiều đi qua dung dịch điện li tạo nênhiện tượng điện phân phân hủy các chất điện li và tạo ở các điện cực nhữngchất mới. Bộ thiết bị chủ yếu của quá trình điện phân : - Thùng điện phân - Cực Catot :Khi dòng điện một chiều đi qua dung dịch điện li cácCation chạy đến Catot - Cực Anot :Khi có dòng điện một chiều thì các Anion chạy đến Anot sẽphóng điện trên các điên cưc này cho nên thế Catot và thế Anot gọi là thếphóng điện của Cation và Anion. 2 - Những ứng dụng thực tế của quá TOPtrình điện phân: - Dùng để điều chế H2 , O2 , NaOH , Cl2 ....để tổng hợp các hợp chất vôcơ và muối. - Dùng để tổng hợp các chất hưũ cơ - Dùng để thủy luyện các kim loại như : Cu , Ni , Zn , Co , Cd , Na , K, .. các kim loại quí và đất hiếm. - Dùng để sản xuất các nguồn điện hóa (pin , Acquy ..) và mạ điện Phương pháp có nhiều ưu điểm : -Công nghệ đơn giản. -Sử dụng nguyên liệu và năng lượng tòan diện hơn. -Tạo được nhiều sản phẩm có giá trị , có độ sạch cao. Nhược điểm :Tiêu hao nhiều năng lượng II- Công nghê điện phân điều chế xút - Clo: Trong công nghiệp ,người ta dùng phổ biến 2 phương pháp sản xuất xút-Clo: -Phương pháp Catôt rắn hay màng cách. -Phương pháp Catôt hay thủy ngân.. A. Phương pháp Catôt rắn: 1. Muối & điều chế nước TOPmuối: NaCl là nguyên liệu chính để sản xuất xút và Clo bằng phương phápđiện phân (NaCl có trong nước biển , mỏ muối ) Muối dùng làm nguyên liệu sản xuất xút - Clo phải theo các tiêu chuẩnNaCl > 97,5% ; chất tan < 0,5 % ; Ca2+ < 0,4% ; Mg2+ < 0,05% ; K+ Anốt graphít (1) , Catốt sắt có dạng lưới (2) Chia thùng điện phân 2 phần : - Không gian anốt (3) - Không gian Catốt (4 Màng ngăn cách amiăng phủ trên Catốt ở phía đối diện với anốt , ngăn không gian Catốt và anốt . Nướcmuối đưa vào không gian annốtqua màng cách và Catốt , vào không gian Catốt rồi ra ngoài . - Dung dịch ở điện phân không gian anốt gọi là anolit. - Dung dịch ở điện phân không gian gọi là Catolit. - Khi cho dòng điện một chiều qua thùng phân các anion OH -,Cl- vềanột , còn cation H+, Na+ về catot để phóng điện . Những ion nào có thể phóng điện thấp hơn thì phóng điện trước .TrênCatot điện thế của Na+ lớn hơn của H+ nhiều . Cho nên : H+ + e = H ;2H → H2 Do H2 phóng điện ,nên H2O tiếp tục điện ly ,tạo thêm ion OH - Cl- - e = Cl Cl + Cl = Cl2 Ngoài ra ,trong quá trình điện phân còn xảy ra các quá trình phụ để hạnchế các phản ứng cần phải dùng màng cách ngăn không cho các1 sản phẩm chủyếu OH - (Catolit) trộn lẫn với anolit. Dung dịch NaCl liên tục chảy từ không gian anot sang không gian catot,màng cách ngăn còn có tác dụng giử cho H2 và Cl2 không tác dụng được vớinhau tạo thanh hỗn hợp nổ. b) Ðiều kiện điện phân: Ðể thực hiên tốt quá trình điện phân ,cần phải bảo đảm các điều kiệndưới đây: -Duy trì mức độ phân hủy muối ăn khoảng 45 - 55% û Muối không bịphân hủy sẽ theo dung dịch xút ra ngoài thùng điện phân . -Nồng độ muối ăn trong dung dịch gần như bão hòa (khoảng 310 - 315g/l)vì dung dịch càng đậm đặc thì dộ tan của Cl càng thấp . -Nhiệt độ điện phân tương đối cao ,khoảng 85 - 97°C,nhiệt độ cao cũngcó tác dụng hạn chế các quá trình điện phân như dung dịch muối đậm đặc . 3. Thùng điện phân: TOP Phổ biến nhất là thùng Hucke là loại thùng điện phân hình hộp chữ nhật,màng cứng ,nó ưu điểm là :diện tích làm việc của điện cực cao . -Thùng đi kín để tránh không cho không khí lọt vào làm loãng khí H2và tạo thành hỗn hợp nổ . -Ðể tránh mất điện ,thù ...